Trabajo de Diseño - InterCooler

ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

InterCooler

ALUMNOS: Fernandez De Castro, Ennio

Arnao Seminario, Christian

Contreras, Luis

Castro, Renzo

PROFESOR: Aguero

SECCIÓN: 61B

2012- II

INTERCOOLER

Trabajo de Diseño - InterCooler

Una pieza muy importante para mejorar el rendimiento de cualquier motor, y por consiguiente del auto en su totalidad, es la instalación de un intercooler, este brinda diversos beneficios tanto para que el nivel de potencia y aprovechamiento de combustible sea mayor como para mantener el motor equilibrado en lo que a temperatura se trata.

¿QUÉ ES EL INTERCOOLER?

El intercooler o intercambiador térmico, como sería su traducción al castellano, es un dispositivo que tiene el mismo funcionamiento que un radiador de agua convencional, aunque, mientras éste rebaja la temperatura del agua de refrigeración del motor haciendo pasar una corriente de aire a temperatura ambiente, el intercambiador térmico rebaja la temperatura del aire de admisión, que ha subido mucho al pasar por la turbina. El aire refrigerado presenta una mayor densidad que el aire caliente al tener un volumen más reducido que éste, por lo que el llenado con este aire refrigerado en los cilindros es mayor, mejorando también su contenido en oxígeno. Por estos motivos la relación de compresión aumenta y en consecuencia el rendimiento sobre un 25% respecto a una motorización sobrealimentada que no lo incorpore, mejorando prestaciones del motor tan importantes como puede ser el consumo o reducción de emisiones contaminantes.

SELECCIÓN DEL INTERCOOLER

El desarrollo del intercooler ha revolucionado el alto rendimiento de la turbo-alimentación en años recientes, ya que nuestro objetivo principal es refrescar el aire de la entrada al motor tanto como sea posible, y aumentar los caballos de fuerza de nuestro auto, la adecuada selección del intercooler es un paso muy importante.

CRITERIOS IMPORTANTES

El diferencial de temperatura a través del intercooler debe ser tan GRANDE como sea posible. ¿Cuánto aire conserva el flujo del intercooler? ¿Cuántos caballos de fuerza puede soportar? El intercooler debe poder manejar la cantidad de aire que se requiera para apoyar nuestra meta de los caballos de fuerza. Si la capacidad del aire es inadecuada la gota de presión a través de la unidad aumenta y el diferencial de la temperatura a través de la unidad disminuirá. Es decir, no desearíamos utilizar un intercooler común en un motor 900HP. Habiendo establecido nuestros criterios del funcionamiento del intercooler, sabemos que deseamos una alta capacidad, restricción baja y unidades termales de transferencia alta para manejar nuestras necesidades del funcionamiento. Ahora debemos decidir sobre qué tipo de intercooler a utilizar.

TIPOS DE INTERCOOLER

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Existen dos tipos de intercambiadores térmicos, aunque el más usado es el de tipo aire-aire, es decir, a través del radiador se hace pasar una corriente de aire a temperatura ambiente con la que se refrigera el aire de admisión. Existe otro que lo que hace es refrigerar el aire de admisión mediante el flujo de agua de refrigeración. Este último proporciona unos resultados más homogéneos, ya que el primero, según la época del año, puede experimentar grandes fluctuaciones, desde temperaturas bajo cero a las elevadas que experimentamos en verano. Su montaje varía, pero, en muchos casos, se sitúa sobre el motor, aprovechando una toma de aire que se realiza sobre el capó, aunque también se puede colocar en la parte frontal, al lado del radiador de agua.

¿CUÁL ES MEJOR INTERCOOLER?

Los sistemas aire a aire son diseñados para dirigir cargas de aire de la salida del turbo, a través de ductos de goma en forma de codos de 90 y 45 grados, hacia un intercambiador de calor montado frente al radiador y luego regresado a través de más tubos y codos a la cámara del motor. Toda esta tubería contribuye a perdidas por fricción, reducción de la presión y una densidad de aire más baja. Este tipo de sistema está también sujeto al calor por convección, generado por otros componentes bajo estas condiciones. Un motor turbo cargado con un enfriador aire a aire puede perder más del 40% de la presión inicial, una pérdida neta en la densidad del aire de entrada. Considerando que los enfriadores aire-a-agua son más pequeños y pueden ser montados en un espacio más pequeño entre el súper cargador y la cámara de entrada del motor, la fuente externa de aire para enfriamiento y las pérdidas por fricción son casi completamente eliminadas. El montaje de un enfriador aire a agua en una vía directa entre la fuente de aire cargado, mantiene casi toda la presión inicial y ofrece una carga de aire que es mucho más densa. Los sistemas aire a agua usan un intercambiador de calor adicional localizado al frente del radiador en la vía del aire frío. En este punto esto es en realidad un sistema aire a agua a aire. El agua que circula a través del intercambiador primario absorbe el calor del aire comprimido, el agua es entonces dirigida a un reservorio, a través del segundo intercambiador (similar a un pequeño radiador), enfriada por flujo de aire y luego retornada al intercooler, lista para absorber calor nuevamente. Este sistema es totalmente separado del sistema de enfriamiento del motor y es muy eficiente en el enfriamiento continuo del agua y la carga de aire.

En un intercooler sistema aire a agua, el intercambiador de calor secundario puede también estar montado en una ubicación alejada y obtener flujo de aire para enfriar, de un ventilador eléctrico controlado por un switch termostático. Este montaje en una ubicación más alejada permite un flujo sin obstrucciones por el radiador y el condensador de aire acondicionado y también asegura un mejor enfriamiento del circuito del intercooler.

En resumen, los sistemas aire a agua de intercoolers, para aplicaciones de alta performance, ofrecen mejor enfriamiento de la carga de aire que los sistemas aire a aire con más de un

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80% de eficiencia. Hay también una enorme reducción en la pérdida de presión causada por fricción. Los sistemas aire a agua también ayudan al enfriamiento del motor mediante el uso de intercambiadores de calor secundarios montados a distancia. Estos sistemas también ofrecen gran performance en carretera. El aumento de potencia expresada en caballos de fuerza puede subir desde 20 hp a 120 hp, dependiendo del sistema específico de aplicación.

IMÁGENES DE INTERCOOLERS:

INTERCOOLER AIRE- AIRE INTERCOOLER AIRE-AIRE

INTERCOOLER AIRE- AGUA INTERCOOLER AIRE – AGUA

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FUNCIONAMIENTO DEL INTERCOOLER

El intercooler es un intercambiador aire-aire o aire-agua que se encarga de post-enfriar el aire comprimido por el turbo. Normalmente los gases al comprimirse adiabáticamente (sin cesión de calor al entorno) se calientan; se puede ver al hinchar la rueda de una bicicleta que la válvula se calienta. En el caso del turbo los gases salen a una temperatura de unos 90-120ºC. Este calentamiento es indeseado, porque los gases al calentarse pierden densidad, con lo que la masa de oxígeno por unidad de volumen disminuye. Esto provoca que la potencia del motor reduzca, ya que hay menos oxígeno para la combustión. El intercooler rebaja la temperatura del aire de admisión a unos 60 ºC, con lo que la ganancia de potencia está en torno al 10-15%, respecto a un motor sólo turboalimentado. Lo habitual es que los intercooler sean de aire-aire. Aunque en algunos casos, se tiene posibilidad de añadir agua para aumentar la potencia durante un rato.

A raíz de la precompresión en el turbocompresor, el aire se calienta intensamente y se expande, con la consecuencia de una reducción de la masa de aire por cilindro y, por lo tanto también su contenido de oxígeno. Esto surte efectos negativos sobre la combustión. La solución es enfriar el aire antes de que llegue al cilindro, haciéndolo pasar a través de un radiador de aire (se consigue refrigerar el aire en un 40% desde 100°-105° hasta 60°- 65°). El resultado es una notable mejora de la potencia y del par motor gracias al aumento de la masa de aire, aproximadamente del 25% al 30%. Además se reduce el consumo y la contaminación.

VENTAJAS

Aumento de potencia y del par motor

Respuesta espontánea al acelerador.

Menor consumo.

Menor contaminación.

Gran durabilidad (todos los componentes sujetos a altas cargas térmicas se mantienen fuera del sector crítico).

Nos reunimos el día sábado 20 en la universidad a las 11:30 am para hacer el trabajo y hacer el 3er avance del intercooler. Los 4 alumnos:

1. Fernández de Castro, Ennio2. Arnao Seminario, Christian3. Contreras Tipe, Luis4. Castro, Renzo