Base de conocimiento
Un turbocompresor mete en un motor más aire del que podría respirar por sí solo, y comprimir el aire lo calienta - hasta 150 °C y más en un motor moderno de alta presión. El aire caliente es aire enrarecido y hace la combustión más caliente, por lo que el aire se vuelve a enfriar antes de entrar en los cilindros: eso es la refrigeración del aire de sobrealimentación, y el enfriador que la realiza es el enfriador del aire de sobrealimentación o intercooler. Esta guía explica las dos formas de hacerlo y por qué, en un motor grande, el aire de sobrealimentación impone el servicio más exigente de todo el sistema de refrigeración.
Por qué se enfría el aire de sobrealimentación
El aire más frío es más denso, de modo que el mismo cilindro admite más oxígeno, quema más combustible y produce más potencia; el aire más frío también reduce la temperatura de combustión, lo que mantiene bajas las emisiones de óxidos de nitrógeno y los pistones y las válvulas dentro de sus límites. Por eso los fabricantes de motores especifican una temperatura del aire de sobrealimentación después del enfriador - normalmente de 45 a 60 °C - y dan la potencia nominal del motor con ella. Si el enfriador no puede alcanzar esa temperatura en un día caluroso, el control del motor reduce la potencia para protegerse.
Aire-aire o aire-agua
Un enfriador del aire de sobrealimentación aire-aire hace pasar el aire caliente por un núcleo aleteado delante del radiador del motor, o a su lado; el ventilador del radiador enfría ambos. Es sencillo y común en grupos electrógenos más pequeños con radiadores montados, pero el aire de sobrealimentación debe conducirse por tubería hasta el enfriador y de vuelta, lo que lo limita a instalaciones compactas.
Un enfriador del aire de sobrealimentación aire-agua va en el motor y cede el calor del aire de sobrealimentación a un circuito de refrigerante, que lo lleva a un radiador esté donde esté. Los motores grandes usan dos etapas: una etapa de alta temperatura que enfría el aire con el circuito del agua de camisas (HT), y una etapa de baja temperatura en un circuito LT independiente que lo lleva a la temperatura final. El circuito LT suele refrigerar también el aceite lubricante.
El circuito LT en un emplazamiento caluroso
El circuito LT debe devolver su refrigerante a 40-55 °C para que el aire de sobrealimentación alcance su objetivo - solo unos kelvin por encima de una temperatura ambiente de 45 o 50 °C. Esa pequeña diferencia de temperatura convierte a la batería LT en la parte mayor y más sensible de un radiador LT/HT: recibe el aire más frío, el primero en la corriente de aire, y la mayor superficie por kilovatio. Cuando un motor reduce su potencia en una tarde calurosa, el circuito LT suele ser la causa.
TECS diseña radiadores LT/HT con la batería LT dimensionada para los límites de aire de sobrealimentación del fabricante del motor a la temperatura ambiente de diseño del emplazamiento, y enfriadores del aire de sobrealimentación aire-aire donde la instalación los requiere. Envíe la hoja de datos del motor con los datos del circuito LT, y la propuesta mostrará lo que necesita el emplazamiento.
En resumen
- La turboalimentación calienta el aire de admisión hasta 150 °C y más
- Enfriarlo aumenta la potencia y reduce los NOx y las temperaturas de los componentes
- Enfriadores aire-aire para grupos compactos, aire-agua en motores grandes
- Los motores grandes enfrían en dos etapas: circuitos HT y LT
- La temperatura de retorno LT es cercana a la temperatura ambiente en un emplazamiento caluroso
- TECS dimensiona la batería LT según los límites de aire de sobrealimentación del fabricante del motor
Qué incluir en la consulta
- Marca, modelo y hoja de datos de refrigeración del motor
- Circuito LT: calor, caudal, temperatura de entrada y de salida requerida
- Si el enfriador de aceite está en el circuito LT
- Temperatura ambiente, altitud y humedad del emplazamiento
- Disposición aire-aire o aire-agua
- Instalación y límite de ruido
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre un intercooler y un enfriador del aire de sobrealimentación?
Ninguna en la práctica; ambos nombres describen el enfriador situado entre el turbocompresor y los cilindros. También se usa “aftercooler” (posenfriador), estrictamente para el enfriador situado después de la última etapa del compresor.
¿Qué ocurre si el aire de sobrealimentación está demasiado caliente?
El motor produce menos potencia, funciona más caliente y emite más NOx; su control reduce la carga para mantenerse dentro de los límites. En un grupo electrógeno esto se manifiesta como una reducción de potencia en los días calurosos.
¿Por qué necesita tanta superficie el radiador LT?
Porque su refrigerante tiene que volver solo unos kelvin por encima del aire ambiente; la pequeña diferencia de temperatura necesita una gran superficie para transferir el calor.
¿Puede recuperarse el calor LT?
Raramente; a 40-55 °C está demasiado frío para la mayoría de los consumidores de calor. Va a un radiador, mientras que el calor de la etapa HT puede recuperarse en una planta de cogeneración.
¿Se usan enfriadores aire-aire en motores grandes?
Rara vez. Los motores grandes tienen enfriadores del aire de sobrealimentación refrigerados por agua en el propio motor y envían el calor a un radiador remoto a través del circuito LT.
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