Sistema De Enfriamiento

Cuando el motor de combustión funciona, solo una parte de la energía calorífica del combustible se convierte en trabajo mecánico a la salida del cigüeñal, el resto se pierde en calor. Una parte del calor perdido sale en los gases de escape pero otra se transfiere a las paredes del cilindro, a la culata o tapa y a los pistones, por lo que la temperatura de trabajo de estas piezas se incrementa notablemente y será necesario refrigerarlos para mantener este incremento dentro de límites seguros que no los afecten. Además las pérdidas por rozamiento calientan las piezas en movimiento, especialmente las rápidas, como cojinetes de biela y puntos de apoyo del cigüeñal.Para refrigerar las piezas involucradas se usan dos vías:

El aceite lubricante para las piezas en movimiento y la cabeza de los pistones.

Un sistema especialmente construido que usa un fluido en movimiento para refrigerar camisas de cilindros y culata. Este fluido puede ser aire, o líquido.

La función refrigerante del aceite lubricante se tratará cuando se describa el sistema de lubricación, ahora nos ocuparemos del sistema de enfriamiento por fluido.

El sistema de enfriamiento puede haber de dos tipos

Por aire

Por liquido

Sistema De Enfriamiento Por aire.

Una hélice radial movida desde el cigüeñal del motor a través de una correa, está ubicada dentro de un cuerpo de forma adecuada para dirigir el flujo de aire hacia la camisa del cilindro que es la parte a refrigerar. El diámetro de la hélice así como la relación de transmisión entre las poleas están bien elaborados para garantizar la cantidad de aire necesario. La camisa del cilindro está dotada de aletas para aumentar la superficie de transferencia de calor con el aire y así mejorar el enfriamiento.Un termostato, que puede ser mecánico o electro-mecánico, regula la apertura de la compuerta de salida de acuerdo a la temperatura del aire procedente de la camisa para mantener el motor a la temperatura óptima.Este mecanismo es en cierto modo auto compensado, ya que a medida que crece la velocidad del motor y se producen más ciclos de combustión, automáticamente se genera más aire de enfriamiento debido al propio aumento de la velocidad de rotación de la hélice que está acoplada al cigüeñal.En la mayor parte de las aplicaciones la correa que mueve la hélice también mueve otros agregados del motor como el alternador, el fallo de la correa puede encender una alarma luminosa al conductor en caso de fallo debido a la falta de servicio de alguno de los otros

agregados, y por lo tanto, en ocasiones el indicador de temperatura del motor no existe en el tablero.

Tapón del radiador: Mantener la correcta presión interna así como el volumen del refrigerante en el sostén de enfriamiento son las funciones del tapón del radiador.

Temperatura Del Motor.

La temperatura del motor se debe mantener estable, de modo que no se encuentre ni frio y extremadamente caliente. Según algunos estudios el motor tiene una temperatura de trabajo establecida, para que este no sufra daños en las piezas que estén en movimiento a la hora que este se encuentre realizando su trabajo.

Sistema De Enfriamiento Por Líquido.

El líquido es movido por una bomba que se acciona desde el motor de manera que siempre que este funcione, la bomba hace circular el líquido al sistema, una válvula de control de flujo cuya apertura depende de la temperatura, restringe el flujo de refrigerante en mayor o menor medida de acuerdo a esta, y así garantizar una temperatura temostatada en el agua que sale del motor y con ello su temperatura de trabajo. Esta válvula se conoce como termostato.El refrigerante caliente procedente del motor se hace circular por un intercambiador de calor dotado de múltiples tubos con aletas, conocido como radiador, por el que se hace circular un flujo de aire externo representado con flechas azules para enfriarlo.Una hélice accionada eléctricamente o bien desde el motor a través de un embrague térmico induce el flujo de aire para el funcionamiento del intercambiador de calor.Por último un sensor especial alimenta el indicador al conductor, que puede ser una señal luminosa de alarma o un aparato indicador de la temperatura o ambos. El aparato indicador de la temperatura generalmente es un termómetro de termo resistencia.Como el sistema está completamente lleno con agua y esta se dilata y contrae al calentarse y enfriarse, el sistema está provisto de una válvula de seguridad de presión calibrada, que se abre y cierra por la propia presión. El trasiego del volumen sobrante se hace a un recipiente aparte que a la vez sirve de reserva. Esta válvula no está representada en la figura y casi siempre es la propia tapa del radiador, y por donde además, se llena todo el sistema con refrigerante.

Componentes Del Sistema De Enfriamiento.

Radiador: es un tipo tanque donde se deposita el agua, su función es disipar el calor del líquido refrigerante que viene del motor a través de una circulación que le atraviesa por los canales o cañuelas que lo conforman.

Según la materia del que estos están construidos puede haber de 4 tipos:

Bomba de agua: La bomba de agua es el dispositivo que hace circular el líquido refrigerante en el sistema de refrigeración del motor. Es accionada por una correa de transmisión y sólo funciona cuando el motor se encuentra encendido, va conectada al cigüeñal y hace circular el agua por el circuito de refrigeración y el motor, esto, se logra el intercambio de calor al ingresar el líquido por el radiador, el cual por corriente de aire disipa la temperatura.

La bomba de agua es un componente vital para el buen funcionamiento del sistema que regula la temperatura con la cual el motor debe trabajar.

Las bombas de agua son responsables de hacer circular el líquido refrigerante a través del bloque de motor, radiador, culata, etc. Así mismo deben asegurar una obturación óptima, ya que las pérdidas de refrigerante ocasionarían calentamientos del motor que podrían causar averías cuantiosas en el peor de los casos. Hoy en día las bombas de agua modernas son de fundición de aluminio como los motores de los vehículos.

Ventilador:

El ventilador es necesario cuando la temperatura del motor sube sobre un nivel predeterminado o cuando hay una carga creciente en el sistema de enfriamiento (como al encender el aire acondicionado). El resto del tiempo, el funcionamiento del ventilador sería una pérdida de energía eléctrica, por eso se apaga.

Diagnóstico: Cuatro cosas pueden evitar que un ventilador se encienda cuando debe: una mala temperatura o sensor del líquido refrigerante (problema en el circuito del cableado del interruptor o del sensor); que esté dañado el reílas del ventilador; un problema del cableado (el fusible quemado, conector flojo o corroído); o que el motor del ventilador esté averiado.

Una forma de comprobar si el motor de ventilador está bueno o malo es conectarlo directamente a la batería. Si gira, está bueno, y el problema se ubicaría en otra parte: en el cableado o en el circuito de control. Otra prueba es revisar el voltaje con una luz de voltímetro o chequear el cableado del ventilador. Debe haber voltaje cuando el motor está caliente y cuando el aire acondicionado está encendido.

Termostato: Se le llama termostato en el motor de combustión interna, a una válvula de control de flujo del refrigerante colocado en la salida de este en el conducto hacia el radiador.

La función de esta válvula es controlar el paso del refrigerante hacia el radiador en dependencia de la temperatura del motor, para mantenerla dentro del rango adecuado.

Cuando el motor se arranca frío esta válvula está cerrada y se mantiene así hasta que el refrigerante dentro del motor se acerque a la temperatura de trabajo (algo más de 70 grados Celsius). En ese momento comienza a abrirse, permitiendo el paso al radiador y estará completamente abierta unos grados más arriba (alrededor de los 90 grados Celsius).

Ampolleta de temperatura: El Sensor de Temperatura del Refrigerante envía información para la preparación de la mezcla aire / combustible, registrando las temperaturas del motor, la computadora adapta el ángulo de inyección y el tiempo de encendido para las diferentes condiciones de trabajo, dependiendo de la información del sensor. El Sensor de Temperatura del Refrigerante es un sensor con un coeficiente negativo, lo que significa que su resistencia interna aumenta cuando la temperatura disminuye.

Fallas:

Variaciones en marcha mínimas.

Alto consumo de combustible.

Dificultades para arrancar.

Causas de fallas:

Cambios erráticos en la señal.

El motor no alcanza la mínima temperatura de funcionamiento.

El último código de falla puede aparecer con una falla del termostato del refrigerante.

Diagnóstico: Borrar códigos de falla.

Revise la línea eléctrica del sensor, la conexión del arnés, que no exista corrosión ni roturas y el chequeo se debe hacer con un multímetro.

Mangueras: son las encargadas de conducir el líquido refrigerante hacia la bomba de agua para que pueda distribuida al motor, también es la misma la que se encarga de regresarlo al radiador, para que este pueda ser enfriado por el ventilador.Hoy en día existe una gran variedad de mangueras, de distintas formas, tamaños, materiales, etc.

Tipos de mangueras:

Mangueras moldeadas: Diseñadas para cumplir con las normas de calidad del equipo original, reemplazando en cualquier tipo de vehículo los ductos de entrada y salida del sistema de refrigeración y enfriamiento.

Mangueras lisas (Rectas): Diseñadas para ser empleadas en el sistema de refrigeración de autos, camiones y maquinaria donde se requiere una instalación recta y firme de alta resistencia a la temperatura extrema, aplastamiento o ruptura.

Mangueras Flexibles (Corrugadas) Su gran flexibilidad y amplio radio de curvatura, contribuyen a crear una magnífica manguera de excepcional desempeño en el sistema de refrigeración de autos, camionetas y camiones, que cumplen con las funciones del equipo original

Mangueras Súper Duty: Recomendada para múltiples propósitos como transporte de agua, aire, combustibles moderados, minería, herramientas neumáticas y herbicidas, donde se requiere una manguera liviana y de buena resistencia a la temperatura, la intemperie y el ozono.

Tapón del radiador: El tapón del radiador tiene tres funciones. El sello mayor, el de la contracara de la tapa, sella herméticamente el circuito para que no haya intercambio con la atmósfera exterior. El sello de goma menor, el inferior, cierra el cogote del radiador, en el escalón que está a la vista, y tiene un resorte, que cede a cierta presión atmosférica que genera la temperatura, y permite salir líquido, el que no puede ir al exterior gracias al sello superior de la tapa, por lo que va por el caño de descarga, que sale del radiador entre ambos sellos, al depósito auxiliar. Cuando se detiene el motor, comienza a enfriar y bajar la presión en el radiador, contrayéndose las atmósferas que se habían dilatado en caliente . Al suceder esto, se va produciendo vacío en el radiador por la falta del líquido expulsado. Allí trabaja cediendo su resorte por depresión, la pequeña válvula que tiene la tapa del radiador abajo, abriendo para que el líquido que fue al depósito auxiliar, vuelva al radiador. Se llaman circuitos de refrigeración cerrados.

Principales causas del sobrecalentamiento del motor.

1. No revisar el nivel del líquido refrigerante

2. Mezclar marcas diferentes de refrigerantes

3. Usar aditivos que no son compatibles con el líquido refrigerante

4. Modificar la parte frontal del vehículo restringiendo el paso de aire hacia el radiador

5. No cambiar el lubricante por lo menos una vez al año

6. Usar líquidos refrigerantes de baja calidad

7. Tener fugas en el sistema

8. Cambiar el tipo de tapón del radiador

9. No cambiar mangueras dañadas, cuarteadas, rajadas, duras o muy suaves (esponjosas)

10. No cambiar bandas dañadas

11. Limpiar las mangueras del radiador con diésel, aceite, gasolina o solventes

12. Usar mangueras de radiador que no sean originales

13. Quitar la tolva del radiador

14. Modificar (cerrar) las ranuras de ventilación en los motores enfriados por aire

15. El termostato se queda pegado o no abre

16. El embrague del ventilador es defectuoso o está dañado

17. El motor del ventilador no opera

18. La bomba de agua se encuentra dañada

Mantenimiento Del Sistema De Enfriamiento

Los sistemas de enfriamiento de los motores requieren de un mantenimiento periódico para poder continuar funcionando correctamente.

Estas revisiones varían desde comprobar el nivel de fluido de enfriamiento e inspeccionar las bandas y mangueras, hasta el reemplazo del fluido de enfriamiento.

Los sistemas de enfriamiento que reciben un mantenimiento adecuado brindan normalmente una operación libre de problemas durante toda la vida.

El mantenimiento del sistema de enfriamiento debe ser de la siguiente Manera:

Limpieza y lavado del radiador

Revisar el nivel de refrigerante cuando el motor está frío, el nivel de refrigerante debe estar levemente por encima de la marca inferior en el tanque recuperador, ubicado en el lado izquierdo del motor

Revisar y limpiar la tapa del radiador ya que pude haber acumulación de sedimentos alrededor del sello y pueden conducir a un sellado inadecuado en la tapa del radiador, fugas y posible contaminación del refrigerante.

Refrigerantes Para El Motor

Refrigerante

Es cualquier cuerpo o sustancia que actúa como agente de enfriamiento absorbiendo calor

De otro cuerpo o sustancia.

Con respecto al ciclo compresión-vapor, el refrigerante es el fluido de trabajo del ciclo el cuál a alternativamente se vaporiza y se condensa absorbiendo y cediendo calor, respectivamente.

Para que un refrigerante sea apropiado y se le pueda usar en el ciclo antes mencionado, debe poseer ciertas propiedades físicas, químicas y termodinámicas que lo hagan seguro durante su uso.

No existe un refrigerante “ideal” ni que pueda ser universalmente adaptable a todas las aplicaciones. Entonces, un refrigerante se aproximará al “ideal”, solo en tanto que sus propiedades satisfagan las condiciones y necesidades de la aplicación para la que va a ser utilizado.

Propiedades

Para tener uso apropiado como refrigerante, se busca que los fluidos cumplan con la mayoría de las siguientes características:

Baja temperatura de ebullición: Un punto de ebullición por debajo de la temperatura ambiente, a presión atmosférica. (Evaporador) Fácilmente manejable en estado líquido: El punto de ebullición debe ser controlable con facilidad de modo que su capacidad de absorber calor sea controlable también.

Alto calor latente de vaporización: Cuanto mayor sea el calor latente de vaporización, mayor será el calor absorbido por kilogramo de refrigerante en circulación.

No inflamable, no explosivo, no tóxico.

Químicamente estable: A fin de tolerar años de repetidos cambios de estado.

No corrosivo: Para asegurar que en la construcción del sistema puedan usarse materiales comunes y la larga vida de todos los componentes.

Moderadas presiones de trabajo: las elevadas presiones de condensación (mayor a 25-28kg/cmª) requieren un equipo extra pesado. La operación en vacío (menor a 0kg/ cmª) introduce la posibilidad de penetración de aire en el sistema.

Fácil detección y localización de pérdidas: Las pérdidas producen la disminución del refrigerante y la contaminación del sistema.

Inocuo para los aceites lubricantes: La ación del refrigerante en los aceites lubricantes no debe alterar la acción de lubricación.

Bajo punto de congelación: La temperatura de congelación tiene que estar muy por debajo de cualquier temperatura a la cuál pueda operar el evaporador.

Alta temperatura crítica: Un vapor que no se condense a temperatura mayor que su valor crítico, sin importar cuál elevada sea la presión. La mayoría de los refrigerantes poseen críticas superiores a los 93°C.

Moderado volumen específico de vapor: Para reducir al mínimo el tamaño del compresor.

Bajo costo: A fin de mantener el precio del equipo dentro de lo razonable y asegurar el servicio adecuado cuando sea necesario.

Haremos hincapié en las más importantes para la selección del refrigerante adecuado para la aplicación de que se trate y el equipo disponible. Todos los refrigerantes se identifican mediante un número reglamentario.

Economía

Las propiedades más importantes del refrigerante que influyen en su capacidad y eficiencia son:

El calor latente de Evaporación

La relación de compresión

El calor específico del refrigerante tanto en estado líquido como de vapor

Excepto para sistemas muy pequeños, es deseable tener un valor alto de calor latente para que sea mínimo el peso del refrigerante circulando por unidad de capacidad. Cuando se tiene un valor alto del calor latente y un volumen específico bajo en la condición de vapor, se tendrá un gran aumento en la capacidad y eficiencia del compresor, lo que disminuye el consumo de potencia. Y permite el uso de un equipo pequeño y más compacto. En los sistemas pequeños, si el valor del calor latente del refrigerante es muy alto, la cantidad de refrigerante en circulación será insuficiente como para tener un control exacto del líquido.

Es mejor tener un calor específico bajo en el líquido y un valor alto en el vapor en tanto que ambos tiendan a aumentar el efecto refrigerante por unidad de peso, el primero se logra aumentando el efecto de su enfriamiento y el último disminuyendo el efecto de sobrecalentamiento. Cuando se cumplen estas condiciones en un fluido simple, se logrará mejorar la eficiencia del cambiador de calor líquido-succión.

Con relaciones de compresión bajas se tendrá un consumo menor de potencia y alta eficiencia volumétrica, siendo esto último más importante en sistemas pequeños ya que esto permitirá usar compresores pequeños.

Con un coeficiente de conductancia alto, pueden mejorarse las relaciones de transferencia de calor, sobre todo en caso de enfriamiento de líquidos y de esta forme se pueden reducir el tamaño y el costo del equipo de transferencia. La relación presión-temperatura del refrigerante debe ser tal que la presión en el evaporador siempre esté por arriba de la atmosférica. En el caso de tener una fuga en el lado de menor presión del sistema, si la presión es menor a la atmosférica, se introducirá una considerable cantidad de aire y humedad en el sistema, mientras que si la presión vaporizaste es mayor a la atmosférica, se minimiza la posibilidad de introducción de aire y humedad al sistema al tenerse una fuga.

La presión condensante debe ser razonablemente baja, ya que esto permite usar materiales de peso ligero en la construcción del equipo para condensación, reduciéndose así el tamaño y el costo.

Relaciones refrigerante -aceite

Salvo unas pocas excepciones, el aceite necesario para la lubricación del compresor es el contenido del cárter del cigüeñal del compresor que es donde está sujeto al contacto con el refrigerante.

El dióxido de azufre y los halo carburos reaccionan en cierto grado con el aceite lubricante, generalmente la reacción es ligera bajo condiciones de operación normales.

Cuando hay contaminantes en el sistema tales como aire y humedad, en una cantidad apreciable, se desarrollan reacciones químicas involucrando a los contaminantes y tanto el refrigerante como el aceite refrigerante como el aceite lubricante pueden entrar en descomposición, formándose ácidos corrosivos y sedimentos en superficies de cobre y/o corrosión ligera en superficies metálicas pulidas. Las temperaturas altas en las descargas, por lo general aceleran estos procesos.

Por la naturaleza de temperatura alta en la descarga del refrigerante F22, el daño en el aceite lubricante produce el que se queme el motor, constituye esto un problema serio en las unidades motor - compresor que utilizan este refrigerante, sobre todo cuando se las utiliza en condensadores enfriados con aire y con tuberías de succión grandes.

En los sistemas que usan refrigerantes halo carburos, es muy común que varias partes del compresor se encuentren cobrizadas. La causa exacta del cobrizado no ha sido determinada en forma definitiva, pero se tienen grandes evidencias que los factores que contribuyen a eso son la humedad y la pobre calidad del aceite lubricante.

Las placas de cobre no se emplean en los sistemas de amoníaco.

Las desventajas antes nombradas se podrán reducir al mínimo o eliminarse mediante el uso de aceites lubricantes de alta calidad que tengan puntos muy bajos de “fluidez o congelación” y/o de “precipitación”, manteniendo al sistema relativamente libre de contaminaciones, tales como aire y humedad y diseñando al sistema de tal forma que las temperaturas en las descargas sean relativamente bajas.