Cómo Funciona un Intercooler.

Un Intercooler, históricamente, era un intercambiador de calor que se colocaba entre las etapas del compresor de un motor. Muy utilizados para la transferencia del calor generado de maquinarias a fluidos refrigerantes que luego se podían enfriar con otros sistemas. En estos días, sin embargo, el término Intercooler generalmente se aplica a un intercambiador de calor aire-aire. Veamos cómo funciona un Intercooler.

En un motor de aviación militar turboalimentado y sobrealimentado, por ejemplo, el aire fluiría del turbocompresor a un Intercooler y luego al supercargador. Los Intercooler de hoy en día que son mas comunes, son los usados en la industria automotriz, y de ellos vamos a hablar.

¿Qué es un Intercooler?

Un Intercooler es lo que se llama un intercambiador de calor de flujo cruzado, ya que el fluido de enfriamiento que elimina el calor (el aire) se mueve a noventa grados hacia el fluido caliente (el aire, el agua o el aceite).

La interacción de estos fluidos se logra mediante el uso de tubos y aletas dentro del refrigerador intermedio. Los tubos huecos se desplazan a lo largo del intercambiador de calor y se utilizan como canales para que el fluido caliente se dirija desde la entrada, a través del refrigerador intermedio y luego a la salida una vez que se haya enfriado lo suficiente.

Sin embargo, el enfriamiento real ocurre mediante el uso de las aletas, que cubren el área de la superficie del refrigerador intermedio. Alineados de manera corrugada, permiten maximizar el área de superficie del intercambiador de calor para que el calor se pueda disipar a los alrededores de la manera más eficiente posible.

En pocas palabras, los Intercoolers toman aire caliente que ingresa a tu motor y lo hacen más frío a través del intercambio de calor. Las reglas de la termodinámica establecen que cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre el aire de entrada a través del colector y la temperatura de combustión dentro del cilindro, más energía se convierte a través de la combustión. Por lo tanto, una ingesta más fría significa una mayor diferencia de temperatura y, por lo tanto, más potencia.

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Este Intercooler aire-aire tiene grandes diámetros de entrada y salida para reducir la restricción del flujo de aire a alta presión.

Uso del Intercooler.

El uso más efectivo de un Intercooler es cuando se instala en un vehículo turboalimentado o sobrealimentado, donde el turbocompresor o el sobrealimentador calientan demasiado el aire de entrada si se deja en otro lugar.

Usando aún más principios termodinámicos, si se aumenta la presión de un fluido, la temperatura de ese fluido también aumenta. Por lo tanto, la presión de refuerzo de un turbocompresor aumenta repentinamente la presión y la temperatura del aire de entrada, lo que, si no se enfría, conducirá a una falta de eficiencia del motor.

Para combatir esto, se coloca un Intercooler entre el turbocompresor y la entrada al motor para que el aire se pueda enfriar lo suficiente a tiempo para que ingrese a los cilindros e interactúe con el combustible entrante. Sin un Intercooler que realice este trabajo, el aire caliente de un sobrealimentador crearía un caldo de cultivo para el pre-encendido.

Esto significa que el combustible se quema demasiado temprano en el ciclo del motor, lo que reduce la eficiencia y la potencia del motor y posiblemente cause daños.

¿Cómo funciona un Intercooler?

Estos intercambiadores de calor aire-aire funcionan de la misma manera que el radiador del motor, excepto que el aire de carga fluye a través de ellos en lugar de refrigerante.

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Convencionalmente, la carga se alimenta al Intercooler y el medio de enfriamiento, el aire ambiente, en este caso, fluye a través de sus aletas de enfriamiento. Esto, siempre que sea más frío que la carga en el refrigerador intermedio, reduce la temperatura de la carga y aumenta su densidad.

Los Intercoolers aire-aire requieren una fuente de aire fresco. En consecuencia, en los automóviles con motor delantero, generalmente se montan junto o delante del radiador. Algunos autos, incluidos Subarus y Minis sobrealimentados, tienen Intercoolers montados en la parte superior del motor. Esta configuración puede ser más fácil de empaquetar y protege el Intercooler de daños.

En los automóviles con motor trasero o mediano, el Intercooler a menudo se monta en las aletas traseras. Los conductos les suministran el aire fresco que necesitan. Sin embargo, algunos, como los Porsche 930 y posteriores, cuentan con un Intercooler montado en la parte superior en el compartimento del motor.

En cualquier caso, la capacidad de enfriamiento de un Intercooler aire-aire se puede aumentar rociando agua, óxido nitroso o dióxido de carbono. Los cambios de estado que se producen sirven para reducir aún más la temperatura de carga de admisión.

Otra forma de Intercooler.

Esto a veces se conoce como un sistema de “enfriamiento de carga”. En lugar de un intercambiador de calor aire-aire, se utiliza un intercambiador de calor líquido-aire. El líquido, generalmente agua, se bombea a través del intercambiador de calor para reducir la temperatura del aire que fluye a través de él. Este refrigerante se hace circular a un radiador independiente, que se enfría con aire ambiente.

Aunque son más complicados, los sistemas de enfriamiento de agua a aire ofrecen varios beneficios. Por ejemplo, son más fáciles de colocar dentro de los límites de un compartimento del motor, ya que el radiador de enfriamiento y el conjunto de la bomba se pueden montar en otro lugar. Sin embargo, a menudo son más pesados y más caros.

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Al igual que los sistemas aire-aire, su rendimiento puede aumentarse enfriando el depósito del Intercooler, generalmente con hielo, reduciendo la temperatura del refrigerante por debajo de la temperatura ambiente, lo que ayuda a enfriar aún más la carga de admisión.

¿Cómo los Intercoolers agregan potencia?

Los Intercoolers pueden ser un componente vital para el aumento de potencia y la salud del motor. Mantener un auto fresco parece un proceso simple desde un punto de vista mecánico, colócale un radiador enorme, agrega algunas tuberías y llénalo con agua.

Mientras el indicador de temperatura se mantenga lo suficientemente bajo, todo estará bien. Pero hay una gran cantidad de trucos termodinámicos detrás, que mantienen a un automóvil dentro de su umbral de temperatura de trabajo seguro. Un intercambiador de calor también se puede utilizar de otra manera.

Si está diseñado y colocado correctamente, el intercambiador de calor adecuado puede agregar un rendimiento significativo a un motor. Los Intercoolers hacen exactamente eso y se pueden usar en algunas combinaciones diferentes para ayudar a producir más caballos.

Tipos principales de Intercoolers.

Existen dos tipos principales de Intercooler.

Intercoolers Aire-aire.

Estos Intercoolers aparentemente simples usan un flujo de aire más frío para enfriar un flujo tibio de aire turboalimentado antes de que ingrese a los cilindros para ser mezclado con combustible. Usando canales que viajan horizontalmente a través del refrigerador intermedio, el aire pasa desde la salida del turbo a través de la entrada del refrigerador intermedio, donde es enfriado por un flujo de aire exterior.

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Este flujo de aire de enfriamiento interactúa con las aletas del intercambiador de calor para disipar el calor del flujo de aire de inducción hacia los alrededores.

Estos Intercoolers esencialmente aumentan la densidad del aire que ingresa a los cilindros, creando más potencia a medida que el motor tiene más moléculas de aire para trabajar y quemar. De la misma manera que se gana una pequeña cantidad de energía cuando hace frío afuera, un refrigerador intermedio esencialmente simula una temperatura ambiente más fría del aire entrante mientras mantiene la alta presión obtenida de la inducción forzada.

Los Intercoolers aire-aire no necesitan bombas y, por lo tanto, no agotan la energía del motor u otros componentes del automóvil. Sin embargo, las desventajas vienen en forma de falta de control sobre el rendimiento del Intercooler.

Un Intercooler aire-aire solo funciona de manera eficiente si el flujo de aire hacia las aletas y los tubos es frío y constante, de lo contrario, sus capacidades termodinámicas se reducen drásticamente. Esto significa que la colocación del Intercooler es vital y puede causar muchos dolores de cabeza en términos de enrutamiento de la tubería necesaria.

Pros.

• No requiere energía para funcionar y, por lo tanto, es fácil de configurar.
• No requiere líquidos para trabajar y, por lo tanto, no hay posibilidades de fugas.
• Evita el remojo de calor mientras el Intercooler tenga un buen flujo de aire.

Contras.

• La eficiencia es tan buena como la temperatura ambiente del aire.
• La eficiencia es tan buena como la cantidad de flujo de aire que ve el Intercooler.
• Su ubicación depende del flujo de aire.

Ubicación del Intercooler Aire-aire.

Un Intercooler aire-aire es un dispositivo que utiliza aire para enfriar aire. Lo que significa que el intercambio de calor que ocurre es entre el aire que ha cargado en sus tuberías de carga y el aire que fluye a través del refrigerador intermedio. Los Intercoolers aire-aire son tan eficientes como el flujo de aire ambiental (temperatura del aire exterior) que tengan. La colocación de este tipo de Intercooler es, por lo tanto, muy importante en su eficiencia.

Para producir algún tipo de factor de seguridad, los Intercoolers aire-aire a menudo son de tamaño relativamente grande para maximizar el área de superficie para el enfriamiento.

Intercoolers Agua-aire.

Estos sistemas son un poco más complicados, pero siguen las mismas ideas principales. Con un intercambiador de calor colocado frente al colector de entrada, el aire de entrada caliente se enfría en cambio por el agua que fluye a través de los tubos del Intercooler.

La conductividad térmica del agua es mucho mayor que la del aire, lo que significa que el calor se transfiere de manera mucho más eficiente. El agua tibia que se ha calentado desde el Intercooler de “inducción” se puede bombear a su propio pequeño intercambiador de calor, donde se enfría con aire frío como el radiador principal de un automóvil.

Ubicación del Intercooler Agua-aire.

Se puede colocar un Intercooler de agua-aire en cualquier parte del compartimento del motor, y la mayoría de los fabricantes lo coloca lo más cerca posible del colector de entrada para garantizar que el aire no tenga la posibilidad de calentarse antes de que llegue a un cilindro.

El único dilema de colocación se presenta en forma de intercambiador de calor de refrigeración por agua que necesita flujo de aire frío para funcionar de manera eficiente. Desafortunadamente, esto también significa que este tipo de Intercooler necesita una bomba de agua, un depósito de fluido y las tuberías relevantes para que el agua fluya alrededor del sistema.

Pros.

• Muy buena eficiencia, por lo que el tamaño del Intercooler puede ser más pequeño.
• La eficiencia se puede exagerar usando hielo u otros productos químicos para producir temperaturas normalmente no realistas durante períodos cortos de tiempo.
• Se puede montar en cualquier lugar de la ruta de la tubería de carga.

Contras.

• Requiere muchos otros accesorios para funcionar.
• Debido a que es más complejo, naturalmente causa más oportunidades para problemas, como fugas.
• Puede empaparse de calor cuando se usa durante largos períodos de conducción difícil y volverse terriblemente ineficiente.

Síntomas comunes de un Intercooler defectuoso.

En general, las líneas / mangueras de conexión entre el Intercooler y el motor pueden tener fugas, causando una caída en la presión del aire comprimido. Cualquier sustancia extraña en el aire del turbo también puede dañar las partes del Intercooler.

Una fuga en las líneas del Intercooler no proporcionará la cantidad de aire requerida bajo la presión óptima, afectando así la relación aire-combustible del motor. Esto hará que el motor funcione rico o pobre.

Si el motor funciona en una condición rica, el exceso de combustible será expulsado con los gases de escape. Esto resulta en una combustión del combustible sobrante en el sistema de escape, lo que resulta en la emisión de una nube de humo negro. Esto reduce la economía de combustible y el rendimiento del vehículo.

Los sistemas de control turbo pueden usar una serie de enfoques para ayudar a compensar una fuga de impulso. En casos de fugas menores, habrá un retraso en la aceleración y un turbo quejido adicional. Las fugas mayores harán que la computadora cambie automáticamente al "modo de inicio". Esto provocará una caída en la potencia y RPM restringidas, lo que hace que conducir sea casi imposible.

Los Intercoolers de aire a agua dependen del refrigerante del motor y a menudo pueden desarrollar obstrucciones debido a depósitos minerales. Los Intercoolers obstruidos causarán un aumento en la temperatura del aire que fluye hacia el motor, reduciendo así su eficiencia. El sobrecalentamiento del motor eventualmente resulta en golpes del motor.

En el caso de un Intercooler dañado, el turbocompresor gira más rápido de lo normal para compensar la pérdida de presión causada por el refrigerador intermedio. Sin embargo, el nivel de impulso será menos que óptimo.

Un Intercooler defectuoso debe revisarse de inmediato y reemplazarse, si es necesario. Cambiar las mangueras del Intercooler es más fácil que reemplazar todo el enfriador. Si conoces bien los entresijos de tu sistema turbo, puedes reemplazar el Intercooler por tu cuenta.

Conclusión.

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Ahora sabemos de la importancia de un Intercooler bueno y eficiente. Esperamos que este artículo también te haya dado algunas ideas sobre cómo mejorar tu configuración actual de Intercooler. Se pueden obtener enormes ganancias siempre que se tome un tiempo para planificar y ejecutar una configuración adecuada del Intercooler.

Si tienes espacio y puedes montar un intercambiador de aire a aire, es la mejor opción, a menos que esté en una carrera de arrastre o solo busques períodos cortos de potencia.