Base de conocimiento
Un motor grande turboalimentado no tiene un circuito de refrigeración, sino dos. El circuito de alta temperatura (HT) transporta el calor de las camisas y las culatas de los cilindros a una temperatura elevada; el circuito de baja temperatura (LT) enfría el aire de sobrealimentación después del turbocompresor, y a menudo también el aceite, a una temperatura mucho más baja. Un radiador LT/HT cede ambos calores al aire ambiente en una sola unidad. Esta guía explica por qué los circuitos están separados, cómo se disponen las dos baterías y por qué el circuito LT suele ser el que determina el tamaño del radiador.
Por qué un motor necesita dos temperaturas
El agua de las camisas sale caliente del motor, porque un bloque caliente funciona con eficiencia y el fabricante del motor quiere el metal a una temperatura estable. El aire de sobrealimentación es otra cuestión: el turbocompresor lo comprime y lo calienta, y cada grado que se enfría de nuevo aumenta su densidad, lo que significa más aire y más potencia en el cilindro y menos óxidos de nitrógeno. Por ello, el enfriador del aire de sobrealimentación necesita un refrigerante tan frío como el radiador pueda producir.
Mezclar ambos en un solo circuito sobrecalentaría el aire de sobrealimentación o enfriaría en exceso las camisas. Por eso el motor tiene dos circuitos, cada uno con su propia bomba, sus propios límites de caudal y de temperatura y su propia pérdida de carga admisible; el fabricante del motor los indica en la hoja de datos del motor.
Una carcasa, dos baterías
Un radiador LT/HT contiene dos baterías independientes, con sus propios colectores y conexiones, de modo que los dos circuitos nunca se mezclan. La disposición habitual coloca las baterías en serie en la corriente de aire, con la batería LT en el lado de entrada del aire: el aire más frío encuentra el circuito que más lo necesita y el aire, ya calentado por la batería LT, pasa después por la batería HT, que trabaja a una temperatura mucho más alta y no se ve afectada. La alternativa es colocar las baterías una junto a otra para que ambas reciban aire ambiente; esto ensancha la carcasa, pero ofrece al circuito LT una temperatura de aire más baja con la que trabajar.
Ambas baterías comparten un mismo grupo de ventiladores y una misma carcasa, lo que ahorra superficie, estructura y cableado en comparación con dos radiadores separados. Cuando el emplazamiento, el transporte o la distribución lo exigen, dos radiadores separados siguen siendo una opción válida; los circuitos del motor son los mismos en ambos casos.
Por qué el circuito LT determina el tamaño
El calor que un radiador puede disipar depende de la diferencia de temperatura entre el refrigerante y el aire ambiente. El circuito HT trabaja con una diferencia generosa. El circuito LT tiene que entregar al enfriador del aire de sobrealimentación un refrigerante apenas más caliente que el aire, y en un día caluroso o a gran altitud esa diferencia se reduce aún más. Una diferencia pequeña exige una gran superficie de batería y un gran caudal de aire para la misma potencia térmica, por lo que en climas cálidos la batería LT suele ser la parte más grande de la unidad.
Por esta razón la temperatura ambiente debe indicarse con honestidad en una consulta: unos pocos grados añadidos a la temperatura ambiente de diseño pueden modificar la batería LT más que cualquier otro dato. Los fabricantes de motores indican un límite del circuito LT a una temperatura ambiente determinada; un radiador diseñado para una temperatura ambiente inferior a la del emplazamiento superará ese límite en los días más calurosos.
Qué debe cumplir el diseño
Para cada circuito, el radiador se diseña según la potencia térmica, el caudal, las temperaturas de entrada y salida, la pérdida de carga admisible del refrigerante y la mezcla de glicol; el lado del refrigerante se comprueba para que la velocidad de flujo mantenga la pérdida de carga dentro del límite del fabricante del motor sin hacer los tubos ruidosos ni erosionados. En el lado del aire, el grupo de ventiladores se elige para el caudal de aire combinado y el límite de ruido, con ventiladores eléctricos (AC o EC, con control de velocidad) para las unidades remotas. El diseño térmico sigue la hoja de datos del motor y la unidad se construye según la presión y la clase de corrosión del emplazamiento.
TECS Engineering diseña y fabrica radiadores LT/HT para grupos electrógenos de gas y diésel y centrales eléctricas con motores, como unidades remotas horizontales y verticales, unidades en V y, para grupos más pequeños, unidades de accionamiento mecánico. Envíe la hoja de datos del motor o las dos potencias térmicas, la temperatura ambiente del emplazamiento y las limitaciones de instalación, y la propuesta mostrará ambos circuitos.
En resumen
- Circuito HT: camisas del motor; circuito LT: aire de sobrealimentación y, a menudo, el aceite
- Dos baterías con colectores independientes en una carcasa y bajo un mismo grupo de ventiladores
- Batería LT normalmente en el lado de entrada del aire, de modo que recibe el aire más frío
- La pequeña diferencia de temperatura del LT suele convertirla en la batería más grande en climas cálidos
- Cada circuito se diseña según su propio caudal, sus temperaturas y su pérdida de carga
- Horizontal, vertical, en V o de accionamiento mecánico, con ventiladores AC o EC
Qué incluir en la consulta
- Hoja de datos del motor, o potencia térmica, caudal y temperaturas de ambos circuitos
- Pérdida de carga admisible del refrigerante de cada circuito y la mezcla de glicol
- Temperatura ambiente del emplazamiento (el día más caluroso en que el motor debe dar plena carga), altitud, humedad
- Instalación: remota horizontal, vertical, en V o montada en el motor
- Límite de ruido y la distancia de medición
- Alimentación eléctrica de los ventiladores, clase de corrosión y limitaciones de espacio
Preguntas frecuentes
¿Qué significan LT y HT?
Baja temperatura y alta temperatura. El circuito HT refrigera las camisas del motor; el circuito LT refrigera el aire de sobrealimentación y a menudo el aceite. Funcionan a temperaturas distintas y se mantienen separados.
¿Puede un radiador servir a ambos circuitos?
Sí. Un radiador LT/HT tiene dos baterías en una carcasa, cada una con sus propias conexiones, bajo un mismo grupo de ventiladores. Los circuitos permanecen separados.
¿Qué circuito es el más difícil de refrigerar?
El circuito LT, porque su refrigerante debe mantenerse cerca de la temperatura del aire ambiente. Una diferencia de temperatura pequeña exige una gran superficie de batería y un gran caudal de aire.
¿Es un radiador LT/HT más grande que uno de un solo circuito?
Para el mismo motor asume ambas potencias térmicas, por lo que es más grande que un radiador solo para la potencia HT, pero más pequeño y más sencillo que dos unidades independientes con sus propias estructuras y ventiladores.
¿Qué ocurre si la temperatura ambiente real es más alta que la de diseño?
La temperatura del refrigerante LT supera primero el límite del fabricante del motor, el aire de sobrealimentación se calienta más y el motor reduce potencia o emite una alarma. La temperatura ambiente de diseño debe ser la más alta que el emplazamiento vaya a registrar a plena carga.
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