Sistema de refrigeración, averías y soluciones

Sistema de refrigeración

Es de gran importancia, ya que el funcionamiento correcto y la efectividad de su servicio dependen en gran parte del enfriamiento. Durante el funcionamiento del motor se produce calor debido al frotamiento de las piezas en movimiento y a la combustión de los gases en el cilindro puede alcanzar hasta los 2000ºC.

Si se permitiera estas altas temperaturas que permanezcan constantes en el motor durante su funcionamiento, las propiedades lubricantes del aceite en el sistema de lubricación quedarían destruidas por completo, y el motor sufriría daños considerables por efecto del intenso calor producido. El metal antifricción de los casquetes se fundiría, los pistones se pegarían a los cilindros, los cilindros se escoriarían y el motor completo quedaría inservible. Por lo tanto se puede deducir que el exceso de calor puede causar deterioro completo o parcial de un motor.

El sistema de refrigeración sirve para la importante tarea de evitar en el motor temperaturas excesivamente elevadas y para conservar una temperatura lo suficientemente alta para el funcionamiento eficaz del motor.

La refrigeración tiene por objeto mantener una temperatura de funcionamiento alrededor de 120ºC en la culata, con el fin de evitar una dilatación exagerada, asegurar las propiedades lubricantes del aceite y asegurar una buena carburación.

Los sistemas empleados para la refrigeración para los motores son:

• Refrigeración por aire.
• Refrigeración por líquido.

Refrigeración por aire

La gran ventaja de la refrigeración por aire es su sencillez; por esta razón se usa mucho en motocicletas, bombas estacionarias y maquinarias para carreteras. La refrigeración por aire se puede aplicar a motores de pequeña capacidad. El hecho que los motores enfriados por aire no requieren radiador, cámaras de agua, bomba de agua, y todos los componentes asociados por la refrigeración por agua, supone que los costos de fabricación son menores.

La Volkswagen utilizo en algunos modelos este sistema, tras entrar en producción masiva después de la II guerra mundial, llego a ser el automóvil mas barato de mas éxito en el volumen de producción.

Los motores refrigerados por aire no solamente son sencillos, sino también ligeros.

El amplio uso de aleaciones en lugar de acero en su construcción y la ausencia de muchas piezas del sistema de refrigeración por agua, permiten que el diseñador ahorre gran cantidad de peso.

Los motores con este sistema se hacen normalmente con los cilindros opuestos, horizontalmente o en V muy abiertos.

Aunque este sistema se utiliza, por lo general en motores pequeños y baratos no significa que el sistema sea ineficaz.

Las ventajas son una mayor sencillez, mayor rendimiento térmico, menor peso del motor, mayor estabilidad y menor consumo, en la práctica este tipo de refrigeración da un resultado excelente.

Los principales inconvenientes de los motores refrigerados por aire son el ruido y los problemas que atrae su aplicación en motores grandes. El ruido es causado por dos factores como son la ausencia de la cámara de agua y el ventilador. Como hay menos material en torno al bloque del motor, los ruidos de la combustión resultan sofocados. El funcionamiento del ventilador que lanza aire sobre el motor crea también una cantidad considerable de ruido.

Los componentes de la mayor parte de los sistemas son muy sencillos. El ventilador se sitúa  frente a un conductor semi circular que cubre también la culata de cilindros y cuyo interior contiene tabiques que dirigen la corriente de aire sobre las aletas de enfriamiento del motor y a través del enfriador del aceite. Por debajo de los cilindros, el aire se dirige al termostato que hace funcionar una válvula por medio de una palanca. La válvula controla el flujo de aire que llega al ventilador y con esto se mantiene la temperatura del motor adecuada.

Después de pasar sobre el motor y el termostato, el aire se dirige hacia la parte trasera del automóvil o pasa a través de un sistema de cambio calorífico que suministra agua caliente para la calefacción del vehiculo. La culata y los cilindros de los motores enfriados por aire son piezas fundidas como aletas. Las aletas distribuyen el calor del motor sobre un área amplia. Si se hace el cilindro sin aletas, su longitud es de 15cms todo su calor se extiende sobre esta longitud.

Si se hace el cilindro con 10 aletas, cada una de 5 cms de profundidad, la misma cantidad de calor se dispersara sobre 100cms. De esta forma disminuirá la temperatura del cilindro y se permitirá que el aire tenga mayor acceso a las superficies que más enfriamiento requieren.

El ventilador movido por el motor dirige una corriente aire – frío sobre las aletas. El ventilador es necesario porque los motores enfriados por aire requieren un flujo de aire muy grande.

La forma y el tamaño de las aletas y el ventilador son cuestiones fundamentales para la eficacia del motor y también lo es la separación de las aletas. La separación amplia proporciona un flujo de aire fácil y por consiguiente poco soplo del ventilador que puede ser un poco pequeña. Si las aletas están muy juntas dispersaran mas calor, pero exigirán un ventilador mas poderoso para mantener el proceso de enfriamiento que, a su vez absorberá mas energía del motor.

Refrigeración por líquido

Este sistema depende de los métodos de trasferencia de calor los cuales son:

• Conducción
• Convención
• Radiación

El procedimiento generalmente empleado es el de refrigeración por líquido. Existen 3 sistemas que permiten la circulación de agua:

• Termosifón
• Por bomba
• Por termosifón acelerado por bomba

Termosifón

En este sistema la circulación del líquido refrigerante no se obtiene por medio de una bomba o por cualquier medio mecánico, sino se hace uso de la propiedad que tiene el líquido refrigerante caliente, es más liviano que el frío por la diferencia de densidades y por lo tanto sube a la parte mas alta del recipiente que lo contiene.

En el sistema termosifón el líquido circula con aumento de la temperatura del motor. En este sistema la velocidad de evacuación del líquido es muy débil.

  

Por bomba

La bomba es colocada entre el radiador y el motor en un punto bajo del circuito. La velocidad de evacuación esta limitada a 1mt/seg. En caso de daño de la bomba la refrigeración no esta asegurada.

Termosifón acelerado por bomba

En este sistema se adiciona una bomba para acelerar la circulación del líquido refrigerante. La bomba puede estar fijada sobre la culata o sobre el cárter de cilindros, está generalmente situada a la salida del líquido frío y dirigido hacia el cárter de cilindros.

Componentes del sistema de refrigeración por líquido.

• Bomba de agua: el líquido se bombea a través del motor y el radiador.

• Camisas de agua: contiene el líquido refrigerante alrededor de los cilindros del motor y las cámaras de combustión.

• Depósito de recuperación del líquido refrigerante: almacena el líquido refrigerante que sale del radiador a medida que este se expande debido al incremento de temperatura.

• Ventilador: provoca un flujo de aire através del radiador.

• Termostato: mantiene la temperatura adecuada al motor, controlando la circulación del líquido refrigerante.

• Desviador: Permite que la bomba de agua recircule el liquido refrigerante y el flujo de aire a través del núcleo del calefactor.

• Mangueras: unen los componentes del sistema de enfriamiento, proporcionando la circulación del líquido refrigerante.

• Calefactor: proporciona calor eléctrico al líquido refrigerante del motor para calentar el motor y ayudar el arranque en frío.

• Transmisión del enfriador del aceite: transfiere calor del fluido de la trasmisión automática al líquido refrigerante en el radiador.

• Radiador: Su función es intercambiar calor.

Daños en el sistema de enfriamiento.

Las averías que determinan un funcionamiento anormal del circuito de refrigeración son:

• Perdidas del líquido refrigerante en el circuito
• Calentamiento excesivo del motor.
• El motor tarde mucho tiempo en alcanzar la temperatura de operación.

Las causas de un calentamiento anormal o excesivo pueden ser:

• Poco liquido refrigerante
• Radiador sucio por el exterior.
• Termostato funciona mal.
• Radiador y camisas obstruidas.
• Bomba de agua dañada; se nota mirando la tapa del radiador y observando si el agua circula con el motor encendido.

Conclusión:

El sistema de refrigeración es un sistema muy complejo del cual puedo decir que es necesario que un vehículo lo tenga en optimas condiciones, caso contrario podría dañar el motor. Me agrada mucho la idea del sistema por aire y me gustaría que en un futuro hayan motores grandes con este tipo de sistema de refrigeración me parece que hay que investigar y tratar de mejorarlo y utilizarlo mas, como dice que abarata costos es muy bueno a mi parecer.

Bibliografía:

Técnico en Mecánica Electrónica y Automotriz CODESIS