Base de conhecimento
Um motor turboalimentado de grande porte não tem um circuito de arrefecimento, mas dois. O circuito de alta temperatura (HT) leva o calor das camisas e dos cabeçotes dos cilindros a uma temperatura elevada; o circuito de baixa temperatura (LT) resfria o ar de sobrealimentação depois do turbocompressor, e muitas vezes o óleo, a uma temperatura muito menor. Um radiador LT/HT rejeita os dois para o ar ambiente em uma única unidade. Este guia explica por que os circuitos são separados, como as duas serpentinas são dispostas e por que o circuito LT costuma ser o que define o tamanho do radiador.
Por que um motor precisa de duas temperaturas
A água das camisas sai quente do motor, porque um bloco quente trabalha com eficiência e o fabricante do motor quer o metal a uma temperatura estável. Com o ar de sobrealimentação é diferente: o turbocompressor o comprime e o aquece, e cada grau que se retira aumenta sua densidade, o que significa mais ar e mais potência no cilindro e menos óxidos de nitrogênio. O resfriador do ar de sobrealimentação precisa, portanto, de líquido de arrefecimento tão frio quanto o radiador consiga fornecer.
Misturar os dois em um único circuito superaqueceria o ar de sobrealimentação ou resfriaria demais as camisas. Por isso o motor tem dois circuitos, cada um com sua própria bomba, seus próprios limites de vazão e de temperatura e sua própria perda de carga admissível; o fabricante do motor os informa na folha de dados do motor.
Uma carcaça, duas serpentinas
Um radiador LT/HT contém duas serpentinas independentes, com coletores e conexões próprios, de modo que os dois circuitos nunca se misturam. A disposição habitual coloca as serpentinas em série no fluxo de ar, com a serpentina LT do lado da entrada de ar: o ar mais frio encontra o circuito que mais precisa dele, e o ar, já aquecido pela serpentina LT, passa então pela serpentina HT, que trabalha a uma temperatura muito mais alta e não se importa. A alternativa é colocar as serpentinas lado a lado, de modo que ambas recebam ar ambiente; isso deixa a carcaça mais larga, mas dá ao circuito LT uma temperatura de ar menor para trabalhar.
As duas serpentinas compartilham um único grupo de ventiladores e uma única carcaça, o que economiza área ocupada, estrutura e cabeamento em comparação com dois radiadores separados. Quando o local, o transporte ou o arranjo pedem, dois radiadores separados continuam sendo uma boa escolha; os circuitos do motor são os mesmos nos dois casos.
Por que o circuito LT define o tamanho
O calor que um radiador consegue rejeitar depende da diferença de temperatura entre o líquido de arrefecimento e o ar ambiente. O circuito HT trabalha com uma diferença generosa. O circuito LT precisa entregar ao resfriador do ar de sobrealimentação um líquido apenas um pouco mais quente que o ar, e em um dia quente ou em altitude essa diferença diminui ainda mais. Uma diferença pequena significa grande superfície de serpentina e alta vazão de ar para a mesma carga térmica; por isso, em climas quentes, a serpentina LT costuma ser a maior parte da unidade.
É também por isso que a temperatura ambiente deve ser informada com honestidade na consulta: alguns graus a mais na temperatura ambiente de projeto podem alterar a serpentina LT mais do que qualquer outro dado. Os fabricantes de motores informam um limite do circuito LT para uma temperatura ambiente determinada; um radiador projetado para uma temperatura ambiente menor que a do local verá o limite ser excedido nos dias mais quentes.
O que o projeto precisa atender
Para cada circuito, o radiador é projetado para a carga térmica, a vazão, as temperaturas de entrada e de saída, a perda de carga admissível do líquido e a mistura de glicol; o lado do líquido é verificado para que a velocidade de escoamento mantenha a perda de carga dentro do limite do fabricante do motor sem tornar os tubos ruidosos nem sujeitos a erosão. No lado do ar, o grupo de ventiladores é escolhido para a vazão de ar combinada e o limite de ruído, com ventiladores elétricos (AC ou EC, com controle de velocidade) nas unidades remotas. O projeto térmico segue a folha de dados do motor, e a unidade é construída para a classe de pressão e de corrosão do local.
A TECS Engineering projeta e fabrica radiadores LT/HT para grupos geradores a gás e a diesel e usinas com motores, como unidades remotas horizontais e verticais, unidades tipo V e, para grupos menores, unidades de acionamento mecânico. Envie a folha de dados do motor ou as duas cargas térmicas, a temperatura ambiente do local e os limites de instalação, e a proposta apresentará os dois circuitos.
Em resumo
- Circuito HT: camisas do motor; circuito LT: ar de sobrealimentação e, muitas vezes, o óleo
- Duas serpentinas com coletores separados em uma só carcaça e sob um só grupo de ventiladores
- Serpentina LT normalmente do lado da entrada de ar, para encontrar o ar mais frio
- A pequena diferença de temperatura do LT faz dela, muitas vezes, a serpentina maior em climas quentes
- Cada circuito projetado para sua própria vazão, temperaturas e perda de carga
- Horizontal, vertical, tipo V ou de acionamento mecânico, com ventiladores AC ou EC
O que enviar com a consulta
- Folha de dados do motor, ou carga térmica, vazão e temperaturas dos dois circuitos
- Perda de carga admissível do líquido em cada circuito e a mistura de glicol
- Temperatura ambiente do local (o dia mais quente em que o motor deve suportar plena carga), altitude, umidade
- Instalação: remota horizontal, vertical, tipo V ou montada no motor
- Limite de ruído e distância de medição
- Alimentação elétrica dos ventiladores, classe de corrosão e limites de espaço
Perguntas frequentes
O que significam LT e HT?
Baixa temperatura e alta temperatura. O circuito HT resfria as camisas do motor; o circuito LT resfria o ar de sobrealimentação e, muitas vezes, o óleo. Trabalham a temperaturas diferentes e são mantidos separados.
Um mesmo radiador pode atender os dois circuitos?
Sim. Um radiador LT/HT tem duas serpentinas em uma só carcaça, cada uma com suas próprias conexões, sob um só grupo de ventiladores. Os circuitos permanecem separados.
Qual circuito é o mais difícil de resfriar?
O circuito LT, porque seu líquido deve permanecer próximo da temperatura do ar ambiente. Uma pequena diferença de temperatura exige grande superfície de serpentina e alta vazão de ar.
Um radiador LT/HT é maior que um de circuito único?
Para o mesmo motor ele atende as duas cargas, por isso é maior que um radiador só para a carga HT, mas menor e mais simples que duas unidades separadas, cada uma com sua estrutura e seus ventiladores.
O que acontece se a temperatura ambiente real for mais alta que a de projeto?
A temperatura do líquido LT sobe acima do limite do fabricante do motor primeiro, o ar de sobrealimentação esquenta e o motor reduz a potência ou dispara um alarme. A temperatura ambiente de projeto deve ser a mais alta que o local verá em plena carga.
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