Sistemas de Refrigeración en Motores

1. Función de la Refrigeración

La expansión y posterior expulsión de los gases quemados y la entrada de gases frescos evacuan parte del calor generado en el motor. Las partes que más sufren por el calor son la parte alta del cilindro, la cabeza del pistón, la culata y las válvulas.

2. Transmisión de Calor

El calor se transmite a través de los cuerpos sólidos, líquidos y gases, siempre de un elemento más caliente a otro más frío. La cantidad de calor transmitida depende de:

• Coeficiente de conductividad del metal
• Superficie y espesor de la pared metálica
• Diferencia de temperaturas entre la superficie metálica y el refrigerante

El sistema de refrigeración evacua aproximadamente el 30% del calor generado.

3. Tipos de Refrigeración

Existen dos tipos principales de refrigeración:

• Refrigeración por aire
• Refrigeración por agua

La temperatura óptima de funcionamiento se denomina temperatura de régimen y es aquella en la que el motor obtiene un buen rendimiento. Esta temperatura debe estar entre 85 y 100 grados Celsius.

3.1 Refrigeración por Aire

En este sistema, el motor cede calor directamente al aire que entra en contacto con él. Para facilitar el acceso del aire, el bloque de estos motores está constituido por cilindros independientes. Alrededor de los cilindros se encuentran aletas que aumentan la superficie de contacto con el aire.

Existen dos tipos de refrigeración por aire:

• Refrigeración por aire en marcha: utilizada en motocicletas.
• Refrigeración por aire forzado: utilizada en algunos scooters y automóviles, donde el aire solo tiene acceso al motor de manera forzada por un ventilador.

3.1.1 Ventajas de la Refrigeración por Aire

• Sencillez
• Menor peso
• Menor coste de fabricación
• La temperatura se alcanza más fácilmente
• Mayor rendimiento térmico

3.1.2 Inconvenientes de la Refrigeración por Aire

• Riesgos de autoencendido
• Empeora el llenado de los cilindros
• El motor es más ruidoso
• En automóviles es menos utilizado, ya que la refrigeración por agua es más eficiente.

3.2 Refrigeración por Agua

Utiliza un líquido refrigerante como medio para extraer el calor del motor y transportarlo hasta el radiador, donde se cede al aire. Su refrigeración es más eficaz, permitiendo tener una temperatura más estable. Este líquido es impulsado por una bomba centrífuga que lo hace circular por las cámaras alrededor de los cilindros y la culata.

3.2.1 Usos del Líquido Refrigerante

• Calefacción del habitáculo
• Calentamiento del colector de admisión
• Refrigeración del aceite de engrase
• Refrigeración del aceite del cambio automático

4. Elementos del Circuito de Refrigeración por Agua

• Bomba de agua
• Radiador
• Termostato
• Ventilador
• Líquido refrigerante

4.1 Bomba de Agua

Impulsa el líquido refrigerante desplazándolo por el circuito. Es de tipo centrífugo y recibe el movimiento del cigüeñal por medio de una correa. La bomba de agua se monta habitualmente sobre el bloque a la altura de los cilindros, evitando así el descebado.

4.2 Radiador

Es un intercambiador de calor entre el líquido refrigerante y el aire. Se sitúa en la parte delantera del vehículo para recibir el viento de la marcha. Adicionalmente, se coloca un ventilador que suministra una corriente de aire. El cuerpo del radiador está compuesto por tubos muy finos que comunican dos depósitos, y entre los tubos hay aletas que sirven para aumentar la superficie de contacto con el aire.

4.3 Circuito de Refrigeración Presurizado

El líquido refrigerante sufre una dilatación cuando se calienta, aumentando la presión en su interior, y se contrae al enfriarse. Para compensar estos cambios, se añade un depósito o vaso de expansión comunicado con el radiador. La entrada o salida del líquido se controla con una válvula de sobrepresión y otra de depresión.

4.4 Termostato

Cuando el motor está frío es cuando se produce mayor desgaste y consumo de combustible. El termostato es una válvula térmica que controla el paso del líquido entre el motor y el radiador, de manera que solo cuando el refrigerante ha alcanzado la temperatura adecuada (unos 85 grados Celsius) se abre, dejando pasar el líquido al radiador. Está formado por una cápsula cerrada herméticamente que contiene cera.

4.5 Ventilador

Suministra una corriente de aire que, unida a la que origina la marcha del vehículo, pasa a través del radiador e intercambia su temperatura con el líquido refrigerante. El ventilador se fabrica generalmente en material plástico y su caudal depende de su diámetro.

4.6 Electroventilador

Se llama así porque es movido por un motor eléctrico. La potencia que consume es de 100 a 150 W. El electroventilador se activa automáticamente cuando la temperatura del líquido está entre 90 y 98 grados Celsius y se desconecta entre 82 y 90 grados Celsius. La unidad de control recibe la temperatura del líquido refrigerante. En los motores menos actuales se utiliza el termocontacto, que tiene un interruptor que se abre o se cierra.

4.6.1 Posibles Sistemas de Montaje del Electroventilador

• Un ventilador con una velocidad
• Un ventilador con dos velocidades
• Dos ventiladores con dos velocidades
• Dos ventiladores con funcionamiento escalonado
• Dos ventiladores unidos por correa

5. Refrigeración con Regulación Electrónica

Permite ajustar la temperatura del motor en función de la carga. Con cargas altas se reduce la temperatura para mejorar el llenado de los cilindros. Temperaturas más altas con cargas medias permiten aumentar la potencia del motor. Con estas dos estrategias se consigue una reducción en el consumo y en las emisiones de contaminantes.

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