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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
