Refrigeracion

Refrigeracion

1. Objetivo

   • Mantener una temperatura de funcionamiento en diferentes partes del motor, de tal forma que no sufran un excesivo calentamiento ni tampoco provoque un descenso del rendimiento del motor.

2. Se Clasifican por

   • Refrigeracion por Aire
     • La refrigeración se produce cuando el aire entra en contacto con las partes exteriores del motor, por lo que los cilindros y la culata disponen de aletas de refrigeración para aumentar la superficie de contacto.
       • Tipos
         • Refrigeracion por el aire de marcha del vehiculo
           • En la mayoría de los vehículos donde el motor se sitúa fuera del vano motor o de la carrocería, este refrigera por el aire generado por el movimiento del vehículo, que entra en contacto directo con las aletas de refrigeración.
           • Aunque es un sistema más sencillo, la temperatura de funcionamiento es más fluctuante porque depende de la velocidad del vehículo, disminuyendo mucho la capacidad de refrigerar con el motor parado.
         • Refrigeración Forzada de aire
           • Cuando el motor se encuentra encerrado en algún compartimento del vehículo, hay que forzar la entrada de aire para su refrigeración.
           • Para ello se dispone de un ventilador, accionado normalmente por el motor, que atrae el exterior y lo dirige hacia las aletas de refrigeración por medio de deflectores.
           • Como el ventilador es movido por el motor, al aumentar las revoluciones se incrementa también el flujo de aire, intensificando la refrigeración en las condiciones de funcionamiento más críticas.
       • Ventajas
         • Aumento del rendimiento del motor por minimizar las pérdidas de calor al funcionar a temperaturas más elevadas.
         • Reducido número de elementos que disminuyen las averías y las operaciones de mantenimiento.
         • Constitución sencilla que reduce los costes de fabricación.
         • Menor peso, lo que aumenta la potencia específica.
         • Rapidez a la hora de alcanzar la temperatura de régimen, que facilita el calentamiento a bajas temperaturas.
       • Desventajas
         • Dificultad a la hora de regular la temperatura de régimen.
         • Necesidad, en muchos casos, de instalar un radiador de aceite para su enfriamiento.
         • Aumento del ruido del motor porque las aletas de refrigeración lo amplifican y no dispone de camisas de agua rodeando a los cilindros que lo amortigüen.
         • Al funcionar a temperaturas más elevadas es necesario que las partes móviles tengan un mayor juego de montaje en frío, sufriendo un golpeteo más intenso hasta que alcanzan su temperatura de funcionamiento.
   • Refrigeracion por Liquido
     • Este sistema refrigera el motor a través de líquido y aire porque los cilindros y las cámaras de combustión son rodeados por el líquido refrigerante que circula a través de estos conductos del motor, como muestra la Figura, para luego pasar al radiador, donde es enfriado por aire, produciéndose la cesión de calor.
       • Puede realizarse de 2 formas
         • Por termosifón
           • Actualmente está en desuso.
           • Se basa en las corrientes de convección que se producen en un fluido cuando experimenta una variación de temperatura.
           • De esta forma, el agua caliente que está en contacto con los cilindros y la culata asciende de forma natural y entra por la parte superior del radiador, disminuyendo su temperatura y descendiendo también de forma natural por aumentar su densidad.
           • Después vuelve a entrar en el motor y se repite el ciclo, representado en la Figura.
         • Forzada por bomba y presurizada
           • En este caso, la circulación del líquido refrigerante es forzada por el movimiento de una bomba que es accionada por el motor, como puede verse en la Figura.
           • Con este sistema, aumenta la velocidad del líquido y con ella la transferencia de calor, pudiéndose utilizar radiadores más pequeños y menores cantidades de refrigerante.
       • Desventajas
         • Sistema complejo que aumenta el riesgo de averías e introduce la necesidad de mantenimiento.
         • Incremento del volumen y peso del motor.
         • Mayores costes de fabricación.
       • Ventajas
         • Mayor control sobre la temperatura de funcionamiento del motor en cualquier circunstancia.
         • Menor juego de montaje entre piezas, al tener mejor controlada la temperatura de régimen.
         • Reducción del ruido del motor al ser amortiguado por las camisas de agua alrededor de los cilindros.

3. Elementos del sistema de refrigeracion por liquido refrigerante

   • Radiador
     • Es el encargado de transferir el calor del líquido refrigerante al aire.
       • Normalmente se sitúa en la parte delantera del vehículo para que reciba directamente el aire de la marcha y se fija a la carrocería mediante uniones elásticas con el fin de no transmitirle vibraciones.
         • Tipos
           • De flujo vertical
             • En este tipo de radiador el líquido circula de forma vertical, por lo que se dispone de un depósito superior y otro inferior conectado con la salida al motor.
           • De flujo transversal
             • En este caso el líquido circula de forma horizontal por to que los depósitos van instalados a los lados.
               • La ventaja de este sistema es que permite reducir la altura del radiador, permitiendo bajar la altura de la parte delantera del vehículo, favoreciendo la aerodinámica.
         • Configuraciones
           • Tubular
             • El agua circula por tubos de sección alargada alrededor de los cuales se disponen aletas, normalmente soldadas, de forma que aumenta la superficie de contacto cuando las atraviesa el aire.
               • La Figura muestra esta disposición para un radiador de flujo vertical.
           • De Panal
             • En este caso, el aire circula a través de unos tubos de sección hexagonal y refrigera el líquido que está en contacto con los mismos.
               • Esta configuración tiene mayor capacidad refrigerante, pero al aumentar el coste de soldaduras aumenta el coste de fabricación.
   • Bomba de Agua
     • Tiene la función de forzar la circulación del líquido refrigerante. Son bombas centrifugas para impulsar grandes caudales de agua a poca presion.
       • El caudal suministrado es proporcional al régimen de giro del motor, ya que a pocas revoluciones no se necesita tanta refrigeracion como a altas, intensificándose en estas condiciones.
   • El liquido Refrigeracion
     • Se le suele llamar anticongelante, ya que es una base de agua con otro elemento que ayuda a disminuir el punto de congelación de la misma, además de otros aditivos que mejoran las propiedades del líquido y protegen al circuito.
       • El agua posee buenas propiedades refrigerantes por tener un elevado calor específico y buena conductibilidad térmica.
         • Inconvenientes
           • Se congela a 0 °C, pasando a estado sólido
           • Al congelarse aumenta su volumen entre un 8 y un 10 %, pudiendo producir grietas en los conductos.
           • Ataca químicamente a los metales.
     • Requisitos
       • Temperatura de congelación baja y de ebullición alta.
       • Propiedades anticorrosivas y capacidad de neutralizar posibles sustancias acidas.
       • Actuar como desincrustante.
       • Poseer cualidades antiespumantes.
       • Buena conductividad térmica para poder transmitir el valor rápidamente.
       • Compatibilidad con elastómeros, al ser materiales empleados en manguitos y juntas.
       • Reducida viscosidad.
       • Mínima toxicidad.
   • El depocito de Expansion
     • El deposito o vaso de expansion es el encargado de absorber el aumento de volumen de líquido refrigerante cuando el motor está caliente y la disminución del mismo cuando esta frio, como representa la Figura.
       • Válvula en el tapón del radiador
         • Como muestra la Figura , cuando el radiador alcanza cierta presión, abre la válvula de sobrepresión, venciendo la fuerza de su muelle, y el líquido pasa en formato vapor a la parte baja del vaso de expansión.
           • Entra por la parte de debajo para que no se pierda refrigerante vaporizado al estar comunicada la parte superior del vaso con la atmosfera.
             • Cuando el radiador se enfría, se abre la válvula de depresión, absorbiendo líquido del vaso de expansión.
       • Válvula en el tapón del vaso de expansión
         • El líquido llega desde el radiador al vaso de expansi6n.
           • Cuando se alcanza una cierta presión en el interior del vaso, la válvula de sobrepresión abre y permite la evacuación de aire al exterior, como indica la Figura.
             • Cuando el fluido se enfría, disminuye su volumen y con él la presión, abriéndose la válvula de depresión, entrando aire del exterior hasta equilibrar las presiones.
   • Ellementos de contro del sistemal
     • Controles basicos
       • Indicador de temperatura
         • La informaci6n sobre la temperatura del refrigerante puede darse a trues de un testigo, que se ilumina cuando se ha superado un cierto valor de la misma.
           • El testigo se ilumina cuando un termocontacto similar al empleado en la puesta en marcha del electroventilador, cierra a masa el circuito que se alimenta con positivo de batería después del contacto.
       • Indicador de nivel de refrigerante
         • En algunos vehículos se instala en el cuadro de instrumentos un testigo, similar al que aparece en la Figura, que indica cuando el nivel del líquido refrigerante se encuentra por debajo de la mínima.
           • La sonda de nivel de líquido suele instalarse en el vaso de expansión y consiste en un flotador y unos contactos que se cierran cuando el nivel llega al mínimo.
             • La iluminación del testigo se produce con un cierto retardo para evitar posibles variaciones de nivel en curvas y aceleraciones.
   • Ventilador
     • Es un elemento que sirve para regular la temperatura de funcionamiento del motor.
       • Funcion
         • Es la de generar una corriente de aire que enfrié el radiador y parte del motor.
           • Ventiladores habituales
             • Electroventilador
             • Ventilador de acoplamiento viscosa
             • Muchas veces, en función de la carga y de la velocidad del vehículo, el aire de la marcha no es suficiente para mantener una correcta temperatura del sistema de refrigeración, más aun cuando el vehículo está parado.
   • Termostato
     • El termostato es el elemento encargado de regular la temperatura de funcionamiento del motor.
       • Actúa como una válvula que controla el paso del líquido refrigerante entre el motor y el radiador. De esta forma, con el motor frio, el líquido no pasa por el radiador para que el motor alcance cuanto antes la temperatura de régimen.
         • Cuando el líquido alcanza una determinada temperatura, el termostato permite el paso del mismo por el radiador para su enfriamiento.
           • El termostato más comúnmente utilizado es el de capsula de cera, como el que representa la Figura.
             • La capsula está en contacto con el líquido refrigerante, en el lado del motor, y su interior está lleno de cera, que tiene un coeficiente de dilatación elevado.
               • Cuando el motor alcanza cierta temperatura, la cera se dilata y empuja el vástago.
                 • Como el vástago está unido a la válvula, esta abre venciendo la fuerza del muelle y el líquido pasa hacia el radiador.
                   • Cuando el motor se enfría, la cera se contrae y el muelle ayuda al cierre de la válvula, no permitiendo el paso de líquido hacia el radiador, como muestra el esquema de la Figura.

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