Intercooling

El enfriamiento intermedio (intercooling) es esencial en compresores centrífugos multi-etapa. Sin intercoolers, la temperatura de descarga sería excesiva y la eficiencia muy baja.

Principio

Por Qué es Necesario

La compresión genera calor. Cada etapa aumenta la temperatura del aire:

Sin Intercooling:

Etapa 1: 25°C → 150°C
Etapa 2: 150°C → 350°C  ← Demasiado caliente
Etapa 3: 350°C → 600°C+ ← Destrucción

Con Intercooling:

Etapa 1: 25°C → 150°C
   ↓ Intercooler → 40°C
Etapa 2: 40°C → 165°C
   ↓ Intercooler → 40°C
Etapa 3: 40°C → 165°C
   ↓ Aftercooler → 35°C

Beneficios del Intercooling

Beneficio	Descripción
Eficiencia	Mejora 10-15% por etapa enfriada
Protección	Evita daño por temperatura
Densidad	Aire más denso = más eficiente
Vida útil	Menor estrés térmico
Capacidad	Mayor flujo másico

Temperatura de Aproximación

La temperatura de aproximación es la diferencia entre la temperatura del aire enfriado y la temperatura del medio de enfriamiento:

Aproximación = T_aire_salida - T_medio_enfriamiento

Ejemplo:
  Agua de enfriamiento: 25°C
  Aire salida intercooler: 35°C
  Aproximación: 35 - 25 = 10°C

Valores Típicos de Aproximación

Tipo de Enfriador	Aproximación Típica
Agua (alta eficiencia)	5-8°C
Agua (estándar)	8-15°C
Aire (buenas condiciones)	10-15°C
Aire (ambiente caliente)	15-25°C

Impacto en Eficiencia

Aproximación	Eficiencia Relativa	Comentario
5°C	100%	Óptimo
10°C	98%	Excelente
15°C	95%	Bueno
20°C	92%	Aceptable
25°C	88%	Marginal
30°C+	menos de 85%	Requiere mejora

Tipos de Intercoolers

Enfriadores por Agua

                    Agua fría entrada
                          │
                          ▼
    ┌─────────────────────────────────────┐
    │ ════════════════════════════════    │
    │ ════════════════════════════════    │ ← Tubos de agua
    │ ════════════════════════════════    │
    └─────────────────────────────────────┘
          ↑                         ↓
    Aire caliente              Aire enfriado
    de etapa                   a siguiente etapa
                          │
                          ▼
                    Agua caliente salida

Características:

Aspecto	Valor/Descripción
Aproximación	5-15°C
Eficiencia	Alta
Tamaño	Compacto
Costo	Medio
Mantenimiento	Limpieza periódica
Requisito	Torre de enfriamiento o chiller

Enfriadores por Aire

                    Ventiladores
                    ┌───┬───┬───┐
                    │ ◯ │ ◯ │ ◯ │
    ┌───────────────┴───┴───┴───┴───────────────┐
    │ ╔═══╗ ╔═══╗ ╔═══╗ ╔═══╗ ╔═══╗ ╔═══╗ ╔═══╗│
    │ ║   ║ ║   ║ ║   ║ ║   ║ ║   ║ ║   ║ ║   ║│ ← Aletas
    │ ╚═══╝ ╚═══╝ ╚═══╝ ╚═══╝ ╚═══╝ ╚═══╝ ╚═══╝│
    └───────────────────────────────────────────┘
          ↑                              ↓
    Aire caliente                   Aire enfriado

Características:

Aspecto	Valor/Descripción
Aproximación	10-25°C
Eficiencia	Media
Tamaño	Grande
Costo	Menor inicial
Mantenimiento	Limpieza de aletas
Requisito	Ninguno (aire ambiente)

Comparación

Factor	Agua	Aire
Eficiencia	Mayor	Menor
Espacio	Menor	Mayor
Infraestructura	Torre/chiller	Ninguna
Costo operativo	Mayor (bombeo)	Menor
Clima caliente	Mejor rendimiento	Peor rendimiento
Mantenimiento	Tratamiento agua	Limpieza

Diseño del Sistema de Enfriamiento

Configuración Típica

                     Torre de
                    Enfriamiento
                         │
                    ┌────┴────┐
                    │ Bomba   │
                    └────┬────┘
                         │
    ┌────────────────────┼────────────────────┐
    │                    │                    │
    ▼                    ▼                    ▼
┌────────┐          ┌────────┐          ┌────────┐
│Inter-  │          │Inter-  │          │After-  │
│cooler 1│          │cooler 2│          │cooler  │
└───┬────┘          └───┬────┘          └───┬────┘
    │                   │                   │
    └─────────┬─────────┴─────────┬─────────┘
              │                   │
         Etapa 1 → 2         Etapa 2 → 3 → Salida

Parámetros de Diseño

Parámetro	Valor Típico
Velocidad agua en tubos	1.5-2.5 m/s
Caída de presión agua	0.5-1.5 bar
Caída de presión aire	0.05-0.15 bar
Material tubos	Cobre, Cu-Ni, Titanio
Material aletas	Aluminio, cobre

Problemas Comunes

Incrustación (Fouling)

Tubo limpio:          Tubo con incrustación:

   ┌─────────┐           ┌─────────┐
   │ ○○○○○○○ │           │ ▓░░░░░▓ │
   │ ○○○○○○○ │  →→→      │ ▓░░░░░▓ │ ← Depósitos
   │ ○○○○○○○ │           │ ▓░░░░░▓ │
   └─────────┘           └─────────┘
   Flujo libre           Flujo restringido

Tipo de Fouling	Causa	Solución
Incrustación calcárea	Agua dura	Tratamiento químico
Biofouling	Algas, bacterias	Biocidas
Corrosión	pH inadecuado	Inhibidores
Sedimentos	Partículas	Filtración

Indicadores de Problemas

Síntoma	Causa Probable
Aproximación alta	Fouling, bajo flujo agua
Presión diferencial alta	Bloqueo lado aire
Vibraciones	Cavitación bomba
Ruido en tubos	Velocidad excesiva
Fugas	Corrosión, erosión

Mantenimiento

Programa de Mantenimiento

Intervalo	Acción
Diario	Verificar temperaturas entrada/salida
Semanal	Revisar caídas de presión
Mensual	Inspeccionar fugas, tratamiento agua
Trimestral	Análisis de agua
Anual	Limpieza química o mecánica
3-5 años	Inspección con endoscopio

Limpieza

Limpieza química:

1. Drenar sistema
2. Llenar con solución ácida (pH 2-3)
3. Circular 2-4 horas
4. Enjuagar con agua limpia
5. Neutralizar (pH 7-8)
6. Rellenar y tratar

Limpieza mecánica:

1. Remover tapas
2. Pasar cepillos por tubos
3. Enjuagar con agua a presión
4. Inspeccionar visualmente
5. Reinstalar

Eficiencia Energética

Un intercooler sucio puede aumentar el consumo de energía 5-10%. El costo de limpieza anual es típicamente menos del 1% del ahorro energético.