Sistema de refrigeración de un motor

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Sistema de refrigeración, tiene como objetivo mantener una temperatura óptima durante el funcionamiento del motor.

Introducción

Durante el tiempo de explosión, en el interior del cilindro, en la cámara de combustión se alcanzan temperaturas que varían de 2000 a 2500 °C.

En las fases de admisión, expansión y escape de los gases se elimina parte del calor, pero no es suficiente, aun la temperatura es extremadamente alta.

Para que el motor funcione correctamente se debe disipar parte del calor liberándolo hacia la atmósfera.

Cuando el sistema de refrigeración no funciona correctamente, puede ocurrir alguna de los siguientes situaciones:

  • Si la temperatura comienza a superar los 300 °C, el aceite se vuelve extremadamente fluido y se degrada.
  • La culata o tapa de cilindros, las válvulas y los pistones y demás componentes involucrados, se calientan de forma excesiva por el rozamiento, pueden provocar el debilitamiento de sus propiedades mecánicas.
  • Por la alta temperatura se puede destruir la capa lubricante en las paredes de los cilindros, provocando el rozamiento entre pistón, aros con la camisa del cilindro.
  • Se produzca el dilatamiento del metal y las piezas en movimiento se agarroten ocasionando el gripaje o agarre del motor.
  • Los autoencendidos o detonaciones se producen por estar la cámara de combustión al rojo.

Para mantener el motor entre los 90 a 95 °C, el sistema de refrigeración debe extraer del 25 al 30 % del calor generado en la cámara de combustión.

Para disipar la temperatura se rodea con fluido refrigerante las zonas expuestas.

El calor de los componentes es disipado por conducción desde las zonas más calientes a las más frías por medio del fluido refrigerante.

Un enfriamiento excesivo perjudicaría al rendimiento del motor, por este motivo es que el sistema de refrigeración debe evacuar el calor perjudicial al motor.

Si el motor funciona excesivamente frío puede suceder que aumente la viscosidad del lubricante, aumentando el rozamiento y, por supuesto el desgaste en las piezas implicadas.

 

 

 

 

 

Clasificación de los sistemas de refrigeración

Los sistemas de refrigeración se pueden clasificar en:

Refrigeración directa por aire

  • Refrigeración libre
  • Refrigeración forzada

Refrigeración indirecta por líquido

  • Circuito abierto
  • Circuito cerrado

Refrigeración mixta

  • Circuito abierto
  • Circuito presurizado

En esta publicación solamente explicaremos el sistema de refrigeración mixta de circuito presurizado.

El circuito presurizado de refrigeración mixta es el utilizado actualmente en los vehículos.

Funcionamiento del circuito de refrigeración presurizado

La bomba de agua, que está acoplada a una correa y que es movida por el propio motor, succiona el líquido refrigerante del radiador.

Cuando al momento de succionar, el faltante de líquido es compensado con el líquido de reserva que se encuentra en el depósito de expansión.

De esta manera es obligado a circular por todo el circuito interno del motor, regresando al radiador para ceder el calor transmitido por el motor a la atmósfera.

Circuito de refrigeración presurizado
Circuito de refrigeración presurizado

La temperatura de funcionamiento del motor debe ser óptima, para lograr esto el líquido no debe pasar al radiador hasta alcanzar una determinada temperatura.

El termostato es el elemento que regula la temperatura del motor y el caudal de líquido refrigerante.

Cuando el vehículo está en movimiento el líquido refrigerante es enfriado por el radiador al recibir aire.

El ventilador es el encargado de enfriar el líquido refrigerante cuando el automóvil no está en movimiento.

Cuando el líquido alcanza una temperatura elevada, se pone en marcha el ventilador o electroventilador que es controlado por un termocontacto o bulbo de temperatura u otros sistemas controlados por la computadora o ECU de gestión del motor.

En los vehículos se colocan diferentes elementos informativos para monitorear el sistema de refrigeración, entre ellos se encuentran:

  • Captadores de temperatura.
  • Captadores de nivel.
  • Avisadores luminosos.
  • Relojes.

Partes del sistema de refrigeración presurizado

El sistema está constituido por las siguientes partes:

Partes del sistema de refrigeración presurizado
Partes del sistema de refrigeración presurizado

1 – Radiador

Radiador
Radiador

El radiador es el elemento que tiene por finalidad el intercambio de calor entre el líquido refrigerante y el aire de la atmósfera.

Se une por medio de mangueras o manguitos, en su parte inferior está unido al bloque de motor, que se conectan a la bomba.

En su parte superior, está conectado a la culata o tapa de cilindros, y entre medio se encuentra el termostato.

Se sitúa en la parte delantera del motor para facilitar el contacto con el aire.

Si deseas leer más sobre el radiador lo puedes hacer aquí.

2 – Mangueras o manguitos

Mangueras o manguitos
Mangueras o manguitos

Las mangueras o manguitos son los tubos que unen el radiador con el motor y con otros elementos del sistema de enfriamiento, se sujetan con abrazaderas y están fabricados de goma flexible resistentes a la temperatura y a las vibraciones del motor.

3 – Bomba de agua

Bomba de agua
Bomba de agua

La bomba de agua es la encargada de hacer circular el líquido refrigerante de esta manera garantizar la evacuación del calor del interior del motor al radiador por medio de conducción.

Cuando el motor trabaja en altas revoluciones entonces la temperatura es mayor, al girar la bomba en conjunto por medio de una correa, la evacuación del calor también será mayor.

Las bombas que se usan son de tipo centrífuga y su diseño dependerá de la potencia del motor y el calor a evacuar.

4 – Conductos internos

Conductos internos
Conductos internos

La bomba impulsa el líquido refrigerante desde el radiador hacia el interior del motor a través del conducto de la bomba, comunicado con las galerías internas.

Los conductos internos deben de estar limpios, para facilitar la circulación del líquido.

La culata y el bloque de motor se refrigeran en serie por un circuito que está dividido en dos, pasando el líquido desde el bloque hacia la culata.

En algunos motores el termostato regula ambos circuitos de refrigeración que están divididos en dos circuitos paralelos, uno para el bloque y otro para la culata.

5 – Termostato

Termostato
Termostato

Como se dijo anteriormente, si el motor trabaja frío la combustión no se realiza en condiciones ideales provocando vapores que condensan en el cilindro que terminan diluyendo el aceite, complicando la lubricación y por lo tanto provoca bajo rendimiento del motor y un alto desgaste.

Cuando el motor trabaja con un calor excesivo puede suceder que el líquido refrigerante llegue a hervir, provocando serios daños al motor.

La temperatura del motor la controla el termostato y quién la regula es el líquido refrigerante.

Cuando la temperatura es inferior a los 70 °C el termostato permanece cerrado impidiendo que el líquido refrigerante del motor fluya hacia el radiador, enviándolo de nuevo hacia la bomba.

Cuando el líquido alcanza una determinada temperatura, aproximadamente 85 °C, el termostato le permite el paso al radiador.

Si deseas tener más información sobre el termostato puedes leerlo aquí.

6 – Depósito de expansión

Depósito de expansión
Depósito de expansión

El depósito de expansión es el encargado de recoger el vapor del líquido refrigerante y condensarlo, cuando el motor está en funcionamiento y comienza a levantar temperatura normal de funcionamiento, entonces el líquido alcanza cierta presión y se evapora.

Al enfriarse el motor, el líquido se contrae y por lo tanto disminuye su volumen.

Click aquí si necesitas saber más sobre el depósito de expansión.

7 – Ventilador

electroventilador
electroventilador

Para poder refrigerar el motor y el radiador se hace uso de un ventilador. El ventilador crea una corriente de aire que pasa, a través del radiador, hacia el motor.

El ventilador es necesario, cuando el motor se encuentra en ralentí y cuando el aire no es suficiente para refrigerar el líquido refrigerante

Los ventiladores pueden ser de cinco tipos diferentes:

  • De accionamiento directo o convencionales.
  • Con accionamiento eléctrico o electroventiladores.
  • Con regulación termostática o acoplamiento viscoso.
  • Con acoplamiento electromagnético.
  • Con accionamiento hidrostático.

Click aquí para más información.

8 – Termocontacto o bulbo de temperatura

Termocontacto o bulbo de temperatura
Termocontacto o bulbo de temperatura

Es un interruptor térmico que por la acción de la temperatura abre o cierra un contacto.

Cuando la temperatura del líquido refrigerante va en aumento entonces el interruptor cierra el contacto, de esta manera envía la corriente hacia el ventilador.

El ventilador se pone en funcionamiento hasta bajar la temperatura del líquido, otra vez actúa el termocontacto y abre el circuito, deteniendo al ventilador.

9 – Poleas y correas

Las poleas son ruedas conductoras, o conducidas, encargadas de accionar un accesorio del motor.

Las correas son las encargadas de transmitir el movimiento entre las poleas.

Para que la bomba de agua funcione y haga circular el líquido refrigerante es necesario que monte estos elementos.

10 – Dispositivos de información y control

Reloj de temperatura
Reloj de temperatura

En el tablero de instrumentos se encuentra un testigo que indica la temperatura de motor, la del líquido refrigerante.

Estos instrumentos son contorlados por un transmisor con una resistensia de tipo NTC que se encuentra en contacto con el líquido refrigerante. Los indicadores pueden ser analógicos o digitales.

Cuando la temperatura supera ciertos valores máximos entonces se iluminará una luz roja en el tablero de instrumentos, es un termointerruptor.

También existen los testigos luminosos de nivel de líquido, el testigo lo conecta o desconecta un interruptor movido por un flotador que se monta en el vaso de expansión.

 

11 – Circuitos asociados (Calefacción)

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