Anexo: Cálculo de capacidad del sistema de refrigeración#
Este anexo documenta los cálculos simplificados utilizados para comprobar que el intercooler, el radiador y los ventiladores instalados tienen un tamaño adecuado para la potencia actual del motor.
Los cálculos son intencionadamente aproximados. Su objetivo no es establecer los límites absolutos de los componentes, sino realizar una comprobación técnica conservadora basada en las dimensiones reales y en la disposición del sistema de refrigeración.
No se utilizan las cifras de potencia máxima anunciadas por los fabricantes de los componentes.
Hipótesis#
| Parámetro | Valor utilizado | Justificación |
|---|---|---|
| Potencia del motor | 273 CV / 204 kW | Potencia actual medida del motor, utilizada como punto de referencia para los cálculos. |
| Dimensiones del intercooler | 550 × 180 × 65 mm | Dimensiones físicas del intercooler de aluminio instalado. |
| Dimensiones del radiador | 625 × 348 × 40 mm | Dimensiones físicas del radiador de aluminio instalado. |
| Ventiladores | 2 × SPAL de 12" | Configuración de ventiladores instalada. |
| Caudal nominal de los ventiladores | 1.221 CFM cada uno | Caudal especificado por el fabricante para cada ventilador con una resistencia mínima al paso del aire. Este valor no se utiliza directamente como caudal real una vez instalados. |
| Caudal real estimado de los ventiladores | ~1.800 CFM combinados | Los dos ventiladores proporcionan un caudal nominal combinado de 2.442 CFM, pero el intercooler, el condensador del A/C, el radiador, el carenado y la propia carrocería ofrecen resistencia al paso del aire. Por este motivo se utiliza un valor inferior como estimación realista del caudal una vez instalados. |
| Carga térmica sobre el refrigerante | ~65% de la potencia efectiva del motor | Estimación simplificada de la cantidad de calor que el sistema de refrigeración puede tener que disipar durante un funcionamiento prolongado a alta carga. Se utiliza deliberadamente como una aproximación conservadora y no como un balance térmico exacto del motor. |
| Velocidad del aire de admisión en el intercooler | ~20–25 m/s | Se utiliza como velocidad media razonable del aire comprimido en un intercooler aire-aire para un vehículo de carretera. El objetivo es evitar velocidades excesivamente optimistas que implicarían una elevada pérdida de presión. |
| Densidad del aire de admisión | ~2,0–2,2 kg/m³ | Densidad aproximada del aire comprimido bajo presión de sobrealimentación. El valor exacto depende de la presión y de la temperatura del aire, por lo que se utiliza un intervalo en lugar de un único valor. |
| Flujo efectivo del intercooler | Inferior al máximo geométrico | La sección nominal no puede considerarse completamente abierta, ya que las barras, aletas y conductos internos reducen la sección efectiva disponible y generan pérdidas de presión. |
| Relación entre caudal de aire y potencia | ~1 kg/s ≈ 1.200 CV | Se utiliza como conversión simplificada entre el caudal másico de aire de admisión y la potencia aproximada de un motor de gasolina. Es una regla general para estimar capacidad, no un modelo preciso del motor. |
| Capacidad de disipación del radiador | ~150–180 kW | Estimada a partir de la superficie frontal del radiador, el grosor de 40 mm del núcleo, su construcción en aluminio y el flujo de aire esperado. Se utiliza un intervalo amplio porque no se dispone de datos detallados del núcleo ni de mediciones del flujo de aire. |
| Capacidad estimada del intercooler | ~350 CV | Se selecciona una cifra situada en la zona inferior del intervalo teórico calculado a partir del caudal de aire, manteniendo así un margen conservador y evitando utilizar el máximo teórico como si fuese un límite realista. |
| Capacidad estimada del radiador | ~300–320 CV | Se utiliza una cifra deliberadamente inferior a la capacidad teórica equivalente a 150–180 kW porque el radiador está situado detrás del condensador del A/C y su parte inferior también recibe aire que previamente ha atravesado el intercooler. |
Nota: Estos valores no pretenden modelar el sistema de refrigeración con precisión de laboratorio. Cuando no se dispone de datos exactos, se utilizan hipótesis conservadoras para que las estimaciones finales de capacidad sean realistas y no excesivamente optimistas.
El intercooler está situado en la parte frontal y ocupa aproximadamente la mitad inferior del conjunto de refrigeración, por lo que existen dos recorridos principales para el aire:
| Zona | Recorrido del aire |
|---|---|
| Superior | Aire ambiente → Condensador A/C → Radiador |
| Inferior | Aire ambiente → Intercooler → Condensador A/C → Radiador |
El intercooler recibe directamente aire ambiente, mientras que únicamente la parte inferior del radiador recibe aire previamente calentado por el intercooler.
Capacidad del intercooler#
La geometría del núcleo y las hipótesis de flujo de aire anteriores dan la siguiente cadena de resultados:
| Paso | Cálculo | Resultado |
|---|---|---|
| Volumen del núcleo | \(0,550 \times 0,180 \times 0,065\) | 6,44 litros |
| Sección de flujo del aire de admisión | 117 cm² | 0,0117 m² |
| Caudal volumétrico a 20 m/s | \(0,0117\times20\) | 0,234 m³/s |
| Caudal volumétrico a 25 m/s | \(0,0117\times25\) | 0,293 m³/s |
| Caudal másico teórico (densidad 2,0–2,2 kg/m³) | \(\dot V \times \rho\) | 0,47–0,64 kg/s |
| Intervalo útil (considerando la restricción del núcleo) | reducción conservadora | 0,28–0,38 kg/s |
| Intervalo teórico de potencia (1 kg/s ≈ 1.200 CV) | — | 336–456 CV |
| Capacidad estimada del intercooler (cifra conservadora, extremo inferior) | — | ≈350 CV |
| Margen estimado del intercooler | \((350-273)/273\times100\) | ≈28% |
Capacidad del radiador#
| Paso | Cálculo | Resultado |
|---|---|---|
| Superficie frontal | \(0,625\times0,348\) | 0,218 m² |
| Volumen del núcleo | \(0,625\times0,348\times0,040\) | 8,7 litros |
| Potencia actual del motor | 273 CV | ≈204 kW |
| Calor a disipar requerido (~65% de la potencia efectiva) | \(204\times0,65\) | ≈133 kW |
| Capacidad de disipación estimada del radiador | núcleo de aluminio de 40 mm de alta calidad | 150–180 kW |
| Potencia de motor equivalente a 150 kW | \(150/0,65\) | ≈310 CV |
| Potencia de motor equivalente a 180 kW (condiciones favorables, no es un límite práctico) | \(180/0,65\) | ≈371 CV |
| Capacidad estimada del radiador (con penalización por estar detrás del A/C y el intercooler) | — | ≈300–320 CV |
| Margen estimado del radiador | — | ≈10–17% |
Caudal de los ventiladores#
| Paso | Cálculo | Resultado |
|---|---|---|
| Caudal nominal combinado | \(2\times1.221\) | 2.442 CFM |
| Caudal real instalado estimado (con resistencia del conjunto) | reducción conservadora | ~1.800 CFM |
| Convertido a unidades del Sistema Internacional | — | ≈0,85 m³/s |
| Velocidad del aire sobre el radiador | \(0,85/0,218\) | ≈3,9 m/s |
Los dos ventiladores están montados sobre una pieza de aluminio que actúa como carenado y cubre prácticamente toda la superficie del radiador, por lo que esta depresión actúa sobre la mayor parte del núcleo en lugar de únicamente las dos zonas circulares situadas delante de los ventiladores.
Resumen#
| Componente | Demanda actual | Capacidad estimada conservadora | Margen |
|---|---|---|---|
| Intercooler | 273 CV | ~350 CV | ~28% |
| Radiador | 273 CV | ~300–320 CV | ~10–17% |
| Carga térmica del radiador | ~133 kW | ~150–180 kW | ~13–35% |
| Caudal real estimado de los ventiladores | — | ~1.800 CFM | — |
| Velocidad del aire sobre el radiador | — | ~3,9 m/s | — |
Conclusión#
Los cálculos indican que tanto el intercooler como el radiador tienen un tamaño adecuado para los 273 CV actuales.
El intercooler dispone del mayor margen, con una capacidad estimada de aproximadamente 350 CV. Además, su posición en la parte frontal del conjunto es favorable, ya que recibe directamente aire a temperatura ambiente.
El radiador dispone de un margen menor, pero sigue estando dentro de una zona razonable. La carga térmica estimada del motor es de unos 133 kW, frente a una capacidad estimada del radiador de aproximadamente 150–180 kW en condiciones de buen flujo de aire.
La disposición física del conjunto también ayuda. El intercooler ocupa únicamente la zona inferior, por lo que la parte superior del radiador recibe aire a través del condensador del A/C sin haber pasado previamente por el intercooler.
A baja velocidad, los dos ventiladores SPAL y el carenado de aluminio proporcionan un flujo de aire considerable. A medida que aumenta la velocidad del vehículo, el flujo aerodinámico a través de la parte frontal pasa a tener cada vez mayor importancia.
Estos valores son estimaciones técnicas aproximadas y no deben interpretarse como límites absolutos de los componentes. Su finalidad es comprobar que el sistema de refrigeración dispone de un margen razonable para la configuración actual.