enfriamiento del motor

Refrigeración en motores de combustión interna

 

La refrigeración en motores de combustión interna es necesaria para eliminar el calor generado por la quema del combustible (superior a 2000ºC), y no transformado en energía mecánica, durante el funcionamiento de éstos. La principal función de la refrigeración es mantener todos los componentes dentro del rango de temperaturas de diseño del motor evitando su destrucción por deformación y agarrotamiento.

Razones para refrigerar el motor

Durante la combustión, parte de la energía generada no es convertida en energía mecánica y se disipa en forma de calor. Según el diseño del motor alrededor del 33% de la energía potencial del combustible se transforma en trabajo mecánico, y el resto se transforma en calor que es necesario disipar para evitar comprometer la integridad mecánica del motor.¹
El sistema no solo debe limitar la temperatura máxima del motor para evitar daños al mismo. También debe mantener la temperatura óptima de funcionamiento que, dependiendo del diseño del motor, se encuentra en el rango de 80 a 100°C. De su buen funcionamiento depende en buena medida el rendimiento térmico del motor.²
Si el motor trabaja por encima de su temperatura óptima, se corre el riesgo de disminuir la viscosidad del aceite y aumentar el desgaste del motor, se produce un recalentamiento de las piezas y una mayor fricción entre estas. También puede producirse detonaciones al encenderse la mezcla combustible antes de tiempo.
Si el motor trabaja por debajo de su temperatura óptima, se aumenta el consumo de aceite y el desgaste de las piezas, ya que éstas están diseñadas para dilatarse por efecto del calor a un tamaño determinado, se reduce la potencia por falta de temperatura para una combustión eficiente, se producen incrustaciones de carbón en válvulas, bujías y pistones.

Sistemas de refrigeración

Existen diferentes denominaciones que hacen referencia al sistema principal aunque en realidad en todo motor participan, en diferente medida, varios sistemas simultáneamente. Estos serían los principales:
Por agua (por termosifón o por circulación forzada), por aire, mixta y por aceite.

Por agua

Circulación por termosifón

Su funcionamiento está basado en la diferencia de densidad existente, entre el refrigerante caliente que está en el bloque y la culata, y el agua fría que se encuentra en el radiador. Para esto se requiere poca resistencia a la circulación del refrigerante. El depósito superior debe ser de gran capacidad para evitar que el nivel del liquido en caso de evaporación no descienda por debajo del nivel del orificio de llegada al radiador. Este sistema ya no se utiliza debido a las restricciones de capacidad termica, posicionamiento y volumen.

Circulación forzada

Es el más empleado. La circulación del refrigerante, es impulsada a través de una bomba centrífuga, pasa por los cilindros del bloque motor, luego por la culata, y finalmente por el radiador, donde tiene lugar el enfriamiento. Al circular el refrigerante por el panel del radiador, intercambia el calor con el aire de la marcha, o forzado por un ventilador. El agua refrigerada regresa al motor donde comienza nuevamente el ciclo. La bomba de agua es accionada generalmente mediante correas y poleas, que, en algunos casos, también hacen girar el ventilador. En los sistemas más modernos, el ventilador es movido por un motor eléctrico comandado por un termocontacto, y entra en funcionamiento sólo cuando la temperatura del agua lo requiere. El sistema consta de un deposito que sirve para almacenar el refrigerante y como eventual vaso de expansión. También es habitual encontrar un circuito paralelo utilizado para la calefacción del vehículo.

Ventajas e inconvenientes de la refrigeración por agua

Las ventajas de la refrigeración por agua son: Excelente regulación de la temperatura, refrigeración homogénea, motor más silencioso, menor consumo de energía.
Las desventajas son: Mayor peso del motor y aumento en su complejidad. Mayor mantenimiento y mayor coste. Una fallo mínima en el sistema (por ejemplo, una pequeña pérdida de agua) puede dejar el motor inutilizable. En caso de funcionar el motor con poca agua o sin agua y no ser advertido por el usuario, pueden producirse graves daños estructurales en pistones, camisas y culata.

Elementos constitutivos del sistema de refrigeración por agua

Radiador

Situado generalmente en la parte delantera del vehículo, de forma que reciba directamente el paso de aire a través de sus paneles y aletas refrigerantes durante el desplazamiento del mismo y donde se enfría el agua procedente del motor.
Este elemento esta formado por dos depósitos, uno superior y otro inferior, unidos entre si por una serie de tubos finos rodeados por numerosas aletas de refrigeración, o por una serie de paletas en forma de nidos de abeja que aumentan la superficie radiante de calor. Tanto los tubos y aletas como los paneles se fabrican en aleación ligera generalmente de latón, facilitando, con su mayor conductibilidad térmica, la rápida evacuación de calor a la atmósfera.
El deposito superior lleva una boca de entrada lateral que se comunica por medio de un manguito de goma con la salida de agua calienta de la culata o tapa de cilindros. En el depósito inferior va instalada la boca de salida del agua refrigerada, unida por otro manguito de goma a la entrada de la bomba.
Diseños más utilizados

• Nido de abejas: El agua circula por la parte externa, y el aire por el interior de los orificios. Alto costo de fabricación.
• De laminillas: Muy poco utilizado debido a su fragilidad
• De tubos y aletas: El agua circula por el interior de los tubos, estos se encuentran soldados en su periferia con láminas, siendo ambos barridos por la corriente de aire. Es el más utilizado actualmente.

La tapa del radiador o tapa presostática tiene como función el cierre del tanque superior, y al mismo tiempo limita la presión de trabajo del circuito mediante una válvula, con lo cual se logran circuitos presurizados, aumentando la temperatura de régimen sin que se produzca la ebullición del agua.

Bomba centrífuga

Se halla instalada en el bloque del motor y es movida directamente por la polea del cigüeñal, a través de una transmisión por correa trapezoidal. Dicha bomba aspira el agua del radiador y la hace circular por el interior del bloque y la culata para refrigerar los cilindros y la cámara de combustión.
La bomba está formadas por una carcasa de aleación ligera o de fundición (en los autos más antiguos), unida al bloque del motor con interposición de una junta de cartón amianto para hacer estanca la unión. En el interior de la misma se mueve una turbina de aletas unida al árbol de mando de la bomba, el cual se apoya sobre la carcasa por medio de uno o dos cojinetes de bolas, con un reten acoplado al árbol para evitar fugas de agua a través del mismo. En el otro extremo del árbol va montado un cubo al cual se une la polea de mando, y el ventilador.

http://es.wikipedia.org/wiki/Refrigeraci%C3%B3n_en_motores_de_combusti%C3%B3n_interna