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Introdução Máquinas Térmicas - Motores de Combustão Interna

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utiliza-se o intercooler para reduzir a 
temperatura desse ar. A Figura 124 representa um sistema de turboalimentação com 
intercooler. 
 
 
 
162 
 
Figura 124: Sistema de turboalimentação com intercooler 
 
Com a redução da temperatura do ar comprimido, teremos duas grandes vantagens a 
serem comentadas: 
Diminuindo a temperatura do ar, aumenta-se a densidade deste, com isso o número 
de moléculas de ar para o mesmo volume será maior. Podemos concluir então, que um 
motor turbinado com intercooler admitirá um maior número de moléculas de ar, sendo 
assim, produzirá uma potência maior. 
O ar comprimido pelo turbo eleva-se a uma temperatura considerável (entre 100°C a 
150°C, dependendo da pressão), com isso, aumenta-se o risco de detonação (auto-ignição) 
do combustível das câmaras de combustão. Então, diminuindo a temperatura do ar 
comprimido com a utilização de um intercooler, diminui o risco de detonação do 
combustível. 
 
Detonação: combustão espontânea da mistura ar/combustível, que 
eleva subitamente a pressão e a temperatura na câmara de combustão. 
Provoca um ruído metálico (“grilo”) que se assemelha ao de bolinha de 
gude dentro de um copo – no vocabulário comum, “batida de pino”. É 
causada em geral por tacha de compressão de compressão muito elevada, 
ponto de ignição muito avançado, vela incorreta ou combustível de baixa 
qualidade. Se persistir por algum tempo, a elevação de temperatura pode 
levar a uma trinca no cabeçote, um furo na cabeça do pistão, ou à 
fundição do cilindro. (CARTOXO, 2000, p. 02) 
 
 Pode-se dizer , que um motor turboalimentado com intercooler, terá mais potência e 
uma maior confiabilidade (menor risco de detonação). Porém se o intercooler for mal 
dimensionado para uma determinada vazão de ar em um sistema de turboalimentação, ele 
produzirá algumas desvantagens: 
 
 
 
163 
Intercooler maior que o necessário para uma determinada vazão de ar, produzirá um 
atraso muito grande, com isso, as respostas do motor não serão satisfatórias; 
Intercooler muito pequeno para uma determinada vazão de ar, produzirá uma perda 
de carga muito grande, diminuindo assim, a pressão de sobrealimentação (por exemplo, 1,2 
kgf/cm² de pressão na entrada do intercooler e 0,8 kgf/cm² de pressão na saída do 
intercooler). Assim sendo, podemos dizer que a perda de pressão será maior que o aumento 
da densidade, com isso, a potência final do motor será menor. Para um bom intercooler, a 
perda de pressão deve ser no máximo de 10%, ou seja, se utilizarmos 1,5 kgf/cm² de 
pressão, a perda máxima deve ser de 0,15 kgf/cm². 
 
REGRA: Está absolutamente incorreto pensar que qualquer intercooler é melhor que 
nenhum. (BELL, 1997, pág. 47) 
 
 
Calculando o Rendimento do Intercooler 
A mudança da densidade do ar comprimido é calculada considerando a diferença de 
temperatura e a pressão na entrada e na saída do intercooler. Quando conhecemos a 
eficiência do intercooler (ηi) e a temperatura do ar na saída do compressor (calculado no 
capítulo 4), utilizamos a seguinte fórmula para calcular a temperatura de queda no 
intercooler: 
 ( ) iη×−= ambcomp saídainterc queda TTT (9) 
 
Após conhecermos a temperatura de queda no intercooler, utilizamos a seguinte 
fórmula para calcularmos a temperatura do ar na saída do intercooler: 
 
interc quedacomp saídainterc saída TTT −= (10) 
 
Observação: caso não saibamos a eficiência do intercooler (ηi), não é possível calcular a 
temperatura do ar na saída do intercooler, com isso, devemos medi-la na prática (com o 
auxílio de um termômetro). 
Para calcularmos a relação de densidade do intercooler, devemos conhecer as 
pressões na saída do compressor e na saída do intercooler, e as temperaturas na saída do 
compressor (calculado no capítulo 4 através da fórmula 3) e na saída do intercooler 
(fórmula 10). A relação de densidade do intercooler é conseguida pela seguinte fórmula: 
 ( )
( )
( )
( )comp saída
interc saídacomp saída
interc saída
comp saída
P2
PP
273T
273T
interc densidade Relação
×
×
×
+
+
=
C
C
o
o
 (11) 
 
Após calcularmos a relação de densidade do intercooler, temos condições de 
calcular a potência estimada do motor turbinado e intercoolado. Calcula-se através da 
seguinte fórmula: 
 
 
 
164 
interc densidade RelaçãoPP
 omotor turbinterc omotor turb ×= 
 
Observação: A potência do motor turboalimentado (P motor turbo) foi calculada na através 
da fórmula (8). 
 
EXEMPLO: 
Para melhor compreensão das fórmulas mostradas neste capítulo, calcularemos a 
potência estimada de um motor turboalimentado que utiliza um intercooler. Dados: 
ηi = 60 % 
Tambiente = 20°C 
Tsaída comp = 137,0 °C (exemplo capítulo 4) 
Psaída comp = 1,48 kgf/cm² 
Perda de pressão no intercooler = 5% 
P motor turbo = 106 cv 
 
Calculando a temperatura de queda no intercooler: ( ) iη×−= ambcomp saídainterc queda TTT (9) ( ) 60,020137T interc queda ×−= CC oo 
Co2,70T interc queda = 
 
Calculando a temperatura do ar na saída do intercooler: 
interc quedacomp saídainterc saída TTT −= (10) 
CC oo 2,70137,0T interc saída −= 
Co8,66T interc saída = 
 
Calculando a pressão de saída no intercooler: ( )rintercoole pressão de PerdaPPP comp saídacomp saídainterc saída ×−= (13) 






×−= 05,0
cm
kgf48,1
cm
kgf
 48,1P 22interc saída 
222interc saída cm
kgf
 40,1
cm
kgf074,0
cm
kgf
 48,1P =−= 
 
Calculando a relação de densidade do intercooler: ( )
( )
( )
( )comp saída
interc saídacomp saída
interc saída
comp saída
P2
PP
273T
273T
interc densidade Relação
×
×
×
+
+
=
C
C
o
o
 (11) 
( )
( )






×






×
×
+
+
=
2
22
cm
kgf
 48,12
cm
kgf40,1
cm
kgf
 48,1
2738,66
2730,137interc densidade Relação
CC
CC
oo
oo
 
 
 
165 
( )
( )












×=
2
2
cm
kgf
 96,2
cm
kgf88,2
8,339
0,410interc densidade Relação
C
C
o
o
 
1,17 972,0206,1interc densidade Relação =×= 
 
Calculando a potência estimada do motor turboalimentado com intercooler: 
interc densidade RelaçãoPP omotor turbinter omotor turb ×= 
1,17 cv 106P inter omotor turb ×= 
cv 124P inter omotor turb = 
 
Observação: Para calcularmos a potência estimada desprezamos as perdas de carga do 
sistema, mas se levássemos em consideração, com certeza a potência seria menor. 
 
Tipos de Intercoolers 
Atualmente há dois tipos de intercoolers satisfatórios para o uso de rua, a unidade 
ar/ar e a unidade ar/água. Cada um tem seus próprios méritos. Para decidirmos qual a 
unidade mais satisfatória em uma aplicação particular, devemos analisar os méritos de cada, 
de acordo com as configurações do veículo. A unidade ar/ar geralmente terá maior 
simplicidade, maior eficiência térmica em altas velocidades, maior confiabilidade, baixa 
manutenção e custo menor. A unidade ar/água geralmente terá maior eficiência térmica a 
baixas temperaturas e atraso menor. 
A unidade ar/ar é a mais utilizada devido a sua simplicidade e outras vantagens, 
porém alguns casos especiais, onde não há espaço ou lugar adequado para sua instalação 
(devido as grandes dimensões), a unidade ar/água pode ser a melhor opção. 
 
Intercooler ar/ar 
 
 
Figura