Un automóvil moderno consta de una gran cantidad de piezas, componentes, mecanismos y sistemas. Todos los sistemas son cruciales, y sería una tontería discutir cuál de estos sistemas es más importante y necesario.
Ahora consideraremos uno de tales sistemas, sin el cual la operación del motor sería imposible: un sistema de enfriamiento.
¿Por qué un coche necesita un sistema de refrigeración? El sistema de refrigeración sirve para mantener las condiciones térmicas normales del motor y eliminar el exceso de calor, independientemente de las condiciones de funcionamiento. La temperatura de los gases en los cilindros de un motor en marcha alcanza los 1800-2000 °C. Solo una parte del calor liberado durante esto (para motores de carburador - 21-28%) se convierte en trabajo útil. Parte del calor (12-27%) se elimina con el refrigerante; de lo contrario, las piezas del motor se sobrecalientan y su desgaste aumenta considerablemente. El aumento excesivo de la temperatura del motor también conduce al desgaste del lubricante. Tampoco es deseable una disminución significativa de la temperatura de un motor en funcionamiento. En un motor sobreenfriado, la potencia disminuye debido a la pérdida de calor. Las pérdidas por fricción aumentan debido a que el lubricante es más espeso, parte de la mezcla de trabajo se condensa, eliminando el lubricante de las paredes del cilindro y aumenta el desgaste de las piezas. En un motor subenfriado, aumenta el desgaste corrosivo de las paredes del cilindro como resultado de la formación de azufre y compuestos de azufre.
De lo anterior, se deduce que el sistema de enfriamiento es muy importante y que sin él, el automóvil no podrá conducir ni siquiera una distancia corta.
El sistema de enfriamiento, además de la función principal de enfriamiento del motor, realiza varias otras funciones, que incluyen:
- aire de calefacción en el sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado ;
- enfriamiento de aceite en el sistema de lubricación;
- enfriar los gases de escape en el sistema de recirculación de gases de escape;
- aire de refrigeración en el sistema de turboalimentación;
- enfriar el fluido de trabajo en una transmisión automática ;
En general, existen dos tipos de sistemas de refrigeración para motores de combustión interna: aire y líquido. Veámoslos con más detalle.
Aire acondicionado
La refrigeración por aire puede ser natural o forzada. El enfriamiento por aire natural es el tipo más simple de enfriamiento. El calor de un motor con un sistema de enfriamiento de este tipo se transfiere al medio ambiente a través de las nervaduras desarrolladas en la superficie exterior de los cilindros. La desventaja del sistema es que, debido a la baja capacidad calorífica del aire, no permite eliminar uniformemente una gran cantidad de calor del motor y, en consecuencia, crear centrales eléctricas compactas y potentes. El enfriamiento por aire natural es común en motores de equipos livianos y altamente móviles: motocicletas, ciclomotores, aviones y modelos de automóviles. Con el aumento sistemático del forzado de los motores de motocicletas en los modelos más avanzados, la refrigeración por aire da paso a la refrigeración líquida. Debido a la baja masa, el enfriamiento por aire natural también se usó ampliamente en los motores de aviones de pistón, donde las palas del rotor casi cilíndricas y con una velocidad circunferencial baja de la culata de las palas de la hélice prácticamente no funcionaban como un ventilador, pero la velocidad de el flujo entrante en el avión era muy alto en sí mismo.
Los motores estacionarios o fuertemente unidos están equipados con un sistema de enfriamiento de aire forzado. En ellos, con la ayuda de un ventilador, se crea un flujo de aire que sopla sobre las aletas de refrigeración. El ventilador y las superficies con aletas suelen estar cubiertas con una cubierta de guía. Las ventajas de un motor de este tipo son similares a las de los motores refrigerados naturalmente: simplicidad de diseño, bajo peso, falta de refrigerante. Sin embargo, tales motores se distinguen por un mayor ruido de funcionamiento y grandes dimensiones. Además, cuando se diseñan tales motores, surgen problemas con el enfriamiento de elementos individuales de la estructura del motor debido al flujo de aire irregular.
En los automóviles de pasajeros fabricados en Europa, la refrigeración por aire se utilizó ampliamente en las décadas de 1950 y 1970. Se trata principalmente de coches pequeños como Volkswagen Kafer, Fiat 500, Citroën 2CV; el representante Tatra 613 se destaca. Se produjeron camiones con motores diésel refrigerados por aire (por ejemplo, los camiones con la marca Tatra desde el comienzo de la producción y hasta principios de 2010 estaban equipados exclusivamente con dichos motores). Los motores enfriados por aire tienen muchos tractores que tienen condiciones de funcionamiento estables del motor y requisitos específicos para facilitar el mantenimiento. Actualmente, la refrigeración por aire forzado se utiliza en la mayoría de los scooters, herramientas motorizadas (motosierras, cortadoras de césped, etc.), motores de grupos electrógenos pequeños, tractores de empuje y otras máquinas agrícolas y comunitarias pequeñas autopropulsadas y estacionarias. Para estos últimos, las filas unificadas de motores simples de uno y dos cilindros refrigerados por aire son muy comunes, lo mismo para diferentes fabricantes (Briggs & Strattonruen, Honda, Subaru, China), en forma de una unidad compacta y acabada con un plano horizontal. montar.
refrigeración líquida
El sistema de refrigeración líquida del motor consta de varios elementos. El más difícil se llama "camisa de enfriamiento". Este sistema es una red ramificada de canales en el espesor del bloque de cilindros y la culata. Además de la camisa, el sistema incluye un radiador para el sistema de enfriamiento, un tanque de expansión, una bomba de agua, un termostato, un ventilador del radiador, tuberías de conexión de metal y caucho, sensores y dispositivos de control.
El sistema se basa en el principio de circulación forzada, que es proporcionada por una bomba de agua. Debido a la salida constante del fluido calentado, el motor se enfría de manera uniforme; esto explica el uso del sistema en la gran mayoría de los automóviles modernos.
Habiendo pasado a través de los canales en las paredes del bloque, el líquido se calienta y entra al radiador, donde es enfriado por el flujo de aire. Cuando el automóvil está en movimiento, el flujo de aire natural es suficiente para enfriar. Y cuando el automóvil está parado, el flujo de aire se produce debido a un ventilador eléctrico, activado por una señal de un sensor de temperatura.
Detalles sobre los elementos clave de la refrigeración por agua
Radiador de refrigeración
El radiador es un panel fabricado con tubos metálicos de pequeño diámetro recubiertos con "plumaje" de aluminio o cobre para aumentar el área de transferencia de calor. En esencia, el plumaje es una cinta de metal doblada repetidamente. El área del termostato de la cinta es lo suficientemente grande, lo que significa que el radiador puede liberar mucho calor a la atmósfera por unidad de tiempo.
El elemento más vulnerable del diseño del motor es el turbocompresor (turbina), que funciona a velocidades extremadamente altas. Cuando se sobrecalienta, la destrucción del impulsor y los cojinetes del eje es casi inevitable.
Así, el líquido calentado dentro del radiador circula a la vez a través de los numerosos tubos delgados y se enfría de manera bastante intensa. Se proporciona una válvula de seguridad en la tapa de llenado del radiador que elimina los vapores y el exceso de líquido que se expande cuando se calienta.
En el radiador de un automóvil con transmisión automática, se proporciona un segundo circuito independiente en el que se enfría el líquido de la transmisión.
Tanque de expansión
El vaso de expansión sirve para compensar la expansión del líquido cuando sube la temperatura. El reservorio puede ser "simple" o "complejo", dependiendo del diseño del sistema. Un tanque "simple" es un recipiente para recoger el exceso de líquido expandido por el calentamiento. Se le lleva un tubo de goma a través de la tapa; el otro extremo está conectado a una tubería de derivación en el tanque superior del radiador.
En una versión más compleja, el tanque es una parte completa del sistema de enfriamiento. Está presurizado y se instala una válvula de desvío en la tapa del tanque. En este caso, siempre debe haber líquido en el depósito para que no entre aire en el radiador cuando baje la temperatura del motor. Para el control, las marcas Min y Max se aplican a la pared del tanque bajo presión.
Bomba de agua
La bomba de agua hace circular el refrigerante en el sistema. Por regla general, es una bomba centrífuga en la que la presión es creada por un impulsor con palas de forma compleja ubicadas dentro de la carcasa en el eje central.
Termostato
El termostato es un dispositivo que mantiene una temperatura constante en el bloque de cilindros. No permite que el líquido sobrecaliente el motor. Regula el volumen de refrigerante que fluye a través del radiador.
Ventilador
En algunos casos, el flujo de aire entrante puede no ser suficiente para soplar el radiador de manera efectiva. Para garantizar la disipación de calor, se proporciona un ventilador en el sistema de enfriamiento del automóvil. En automóviles con tracción trasera y motores longitudinales, a menudo se usa un ventilador mecánico, que es impulsado por una correa desde la polea del cigüeñal delantero. La velocidad de rotación de las palas está regulada por un acoplamiento térmico (un tipo de acoplamiento viscoso) al que se atornilla el impulsor.
Si conecta el impulsor del ventilador a la polea sin un acoplamiento térmico, cuando el motor gira a más de 3000 revoluciones, las aspas del impulsor se romperán.
Los vehículos con tracción delantera (y la mayoría de los modernos con tracción trasera) utilizan un ventilador eléctrico. Está conectado a un difusor, que se atornilla a sujetadores ubicados a lo largo del contorno del radiador. La ventaja del ventilador eléctrico es la capacidad de controlar de manera flexible su funcionamiento mediante un controlador, guiado por las lecturas del sensor de temperatura del refrigerante.
Elementos auxiliares
El sistema de refrigeración líquida también incluye elementos de control típicos: una unidad electrónica, un sensor de temperatura, etc., así como dispositivos para drenar el líquido. El líquido debe drenarse, por ejemplo, para reparar el motor.
Diagrama del sistema de refrigeración líquida.
La circulación del refrigerante en el sistema se produce en círculos pequeños y grandes.
El círculo pequeño interviene al arrancar un motor frío y le proporciona un calentamiento rápido. Moviéndose en un pequeño círculo, el líquido no pasa por el radiador.
Cuando la temperatura del refrigerante sube a 80 grados, la válvula principal del termostato se abre ligeramente y la circulación continúa en un gran círculo que incluye el radiador. (El termostato también se puede graduar para una temperatura de apertura diferente).
Cuando alcanza una marca de 94 grados, una válvula de termostato adicional comienza a cerrarse, lo que limita el acceso del refrigerante a un pequeño círculo, desde el motor hasta la bomba. Por lo tanto, el termostato no permite que el líquido sobrecalentado entre en las paredes del bloque de cilindros, evitando el sobrecalentamiento.
Dependiendo del modo de funcionamiento del motor de combustión interna, el ciclo de movimiento del refrigerante en el sistema puede variar. El volumen de fluido que circula en cada círculo depende directamente del grado de apertura de las válvulas termostáticas principal y adicional. Este circuito proporciona mantenimiento automático del régimen de temperatura óptimo para el motor.
Pros y contras de un sistema de refrigeración líquida
La principal ventaja de la refrigeración líquida es que el motor se enfría de manera más uniforme que si la unidad se soplara con una corriente de aire. Este efecto se debe a la mayor capacidad calorífica del refrigerante en comparación con el aire.
El sistema de refrigeración líquida puede reducir significativamente el ruido del motor en marcha debido a las paredes de bloque más gruesas.
La inercia del sistema no permite que el motor se enfríe rápidamente después de apagarlo. El líquido calentado se utiliza para calentar el interior del vehículo y para precalentar la mezcla combustible.
Junto con esto, el sistema de refrigeración líquida tiene varias desventajas.
La principal desventaja es la complejidad del sistema y el hecho de que opera bajo presión después de que el fluido se haya calentado. Un fluido presurizado plantea grandes exigencias a la estanqueidad de todas las juntas. La situación se complica por el hecho de que el funcionamiento del sistema implica una repetición constante del ciclo de calefacción-refrigeración. Es perjudicial para las juntas y los tubos de goma. Cuando se calienta, el caucho se expande y luego se contrae cuando se enfría, provocando fugas.
Además, la complejidad y una gran cantidad de elementos en sí mismos sirven como una causa potencial de "desastres provocados por el hombre", acompañados de "ebullición" del motor en caso de falla de una de las partes clave, por ejemplo, el termostato
¿Qué llenar en el sistema de enfriamiento del motor?
Primero, recordemos qué hay en su sistema de enfriamiento. No hace mucho tiempo, era bastante común encontrar automóviles con agua en el sistema de enfriamiento del motor en lugar de anticongelante. Afortunadamente, el uso de agua como refrigerante se ha convertido en la excepción a la regla en estos días. Por lo general, se usa en emergencias cuando se necesita verter algo en el sistema, pero no hay anticongelante a mano.
Si comparamos las características del agua y un refrigerante especial (anticongelante), este último tiene muchas ventajas. Tiene, por ejemplo, un punto de ebullición más alto, un punto de congelación bajo y la presencia de aditivos suavizantes y anticorrosivos en la composición de los aditivos suavizantes y anticorrosivos que evitan la formación de incrustaciones y óxido en el sistema de refrigeración del motor.
Hemos decidido esta pregunta: ¡no hay agua en el sistema de enfriamiento del motor! Pero debe tenerse en cuenta que la durabilidad del sistema depende en gran medida de la calidad del refrigerante. No debe comprar el primer bote con la inscripción "Anticongelante"; debe dar preferencia solo a productos de fabricantes confiables con todos los certificados necesarios.
La mayoría de los fluidos falsificados contienen ácidos corrosivos, que con el tiempo corroen no solo las partes del sistema de enfriamiento, sino que también provocan la aparición de "cavidades" incluso en la culata. Por lo tanto, no le recomendamos que ahorre en anticongelante.
Además, uno de los criterios importantes para la calidad del refrigerante es la presencia de aditivos fluorescentes especiales en su composición, que ayudan a detectar fugas en el sistema de refrigeración del motor. Dado que el sistema debe estar sellado, las fugas en él son inaceptables.
Comprobación del sistema de refrigeración en busca de fugas
La revisión del sistema de enfriamiento del motor en busca de fugas es una etapa muy importante en su mantenimiento. El hecho es que en un sistema sellado, el anticongelante hierve a una temperatura de 130 °C; en condiciones normales, hierve a sólo 108 °C. Por lo tanto, la más mínima grieta, por ejemplo, en el radiador de refrigeración, la manguera de goma o el tanque de expansión, rompe la estanqueidad y el motor hierve.
Para facilitar la búsqueda de microfisuras en el sistema de enfriamiento del motor, ayudan los aditivos fluorescentes especiales, que forman parte de los anticongelantes modernos; gracias a ellos, brilla en los rayos de una lámpara ultravioleta.
Pero, desafortunadamente, no todos los automovilistas tienen una lámpara de este tipo. Por lo tanto, en el proceso de mantenimiento del sistema de enfriamiento del motor
m, recomendamos cumplir con algunas reglas simples:
- Hay marcas MIN y MAX en el tanque de expansión para verificar el nivel de líquido. Con el motor frío, el nivel de anticongelante debe estar entre estas dos marcas.
- Si el nivel de refrigerante en el tanque de expansión disminuye constantemente, esto indica una fuga, es decir, una violación de la estanqueidad del sistema de enfriamiento del motor.
- Inspeccione cuidadosamente su radiador y tuberías en busca de fugas y manchas. Si es necesario, apriete las abrazaderas de conexión y asegúrese de que la tapa del radiador esté completamente cerrada.
La presencia de aire en el sistema de refrigeración del vehículo (las llamadas "esclusas de aire") también puede alterar su funcionamiento. A continuación, le mostraremos la forma más sencilla de expulsar el aire del sistema de refrigeración del motor.
La presencia de aire en el sistema de refrigeración se comprueba de la siguiente manera:
- Abra la tapa del tanque de expansión.
- Encienda la calefacción interior a máxima potencia y deje el motor al ralentí durante dos o tres minutos.
- Si hay aire en el sistema de refrigeración, aparecerán burbujas en el vaso de expansión
Para eliminar el aire del sistema de enfriamiento del motor, el automóvil debe colocarse inclinado de modo que el "frente" quede ligeramente "levantado" hacia arriba. Además, la secuencia de acciones será la siguiente:
- Abra la tapa del radiador y arranque el coche.
- Encienda la estufa y deje que el motor funcione durante unos minutos para permitir que el aire escape del sistema.
- Después de eso, el motor se puede apagar y la tapa del radiador se puede cerrar.
Ahora veamos algunos matices más a los que debe prestar atención cuando realice el mantenimiento del sistema de enfriamiento del motor para evitar fallas de funcionamiento o eliminarlas.
Qué buscar al dar servicio al sistema de enfriamiento del motor
Para evitar averías en el sistema de refrigeración del motor, es necesario realizar regularmente las siguientes operaciones de mantenimiento:
- Comprobación de la densidad del refrigerante.
- Tensado de la correa de transmisión
- Limpieza del sistema de refrigeración del motor
- Comprobando el termostato
- Comprobación del ventilador de refrigeración del motor
Comprobación de la densidad del refrigerante. La densidad del anticongelante se verifica con un hidrómetro. A mayor gravedad, diluya su líquido con agua destilada y, a menor densidad, diluya con un refrigerante similar.
Tensado de la correa de transmisión. Una de las causas más comunes de sobrecalentamiento en el motor de un automóvil (especialmente con un ventilador accionado mecánicamente) es una correa de transmisión floja. El deslizamiento de la correa reduce el rendimiento de la bomba y, en consecuencia, la velocidad del impulsor.
Limpieza del sistema de refrigeración del motor. Además, no olvide verificar el estado externo del motor y el radiador. Tanto el radiador como el motor deben limpiarse regularmente, ya que la suciedad y los desechos interfieren con el enfriamiento adecuado del motor. A menudo, el radiador está obstruido con suciedad, polvo, pelusa de álamo y otras inmundicias. Todos estos residuos se pueden eliminar fácilmente con un fuerte chorro de agua o una potente aspiradora. Los derrames de aceite de motor y el polvo adherido a ellos también deben lavarse con regularidad.
Comprobando el termostato. Un motor de sistema importante es un termostato, que garantiza una temperatura alta del motor y un calentamiento rápido del motor inmediatamente después de arrancar. ¿Cómo comprobar el correcto funcionamiento del termostato?
- Encender el motor.
- Espere 2 minutos y vaya a abrir el capó.
- Ahora, prueba la manguera que va desde el radiador hasta el termostato.
- Después de que el motor se haya calentado lo suficiente, un termostato que funcione abrirá un gran círculo y dejará que el líquido atraviese el radiador.
Comprobación del ventilador de refrigeración del motor. Otro elemento que requiere atención a la hora de cuidar el sistema de refrigeración del motor es el ventilador. La mayoría de los automóviles modernos tienen ventiladores de refrigeración eléctricos, controlados por un sensor termoeléctrico enroscado en el radiador. Cuando se alcanza la temperatura establecida, los contactos del sensor se cierran y el ventilador comienza a funcionar, enfriando la superficie del radiador. Si el ventilador no se enciende cuando el motor se calienta, la razón de esto puede estar en el sensor de temperatura. El rendimiento del sensor se determina de forma muy sencilla. Para esto, solo necesita cerrar sus contactos:
- si el ventilador está funcionando, entonces el sensor está defectuoso;
- si no, la razón está en el motor del ventilador o en el circuito eléctrico de su fuente de alimentación.
Preguntas frecuentes sobre un curso breve sobre sistemas de refrigeración
- ¿Cuál es la temperatura normal del anticongelante en un motor en funcionamiento?
El rango de temperatura óptimo con un motor caliente (cuando el motor está completamente a temperatura de funcionamiento) es entre 80 y 90 grados centígrados; esta es la temperatura normal del refrigerante en un motor caliente.
- ¿Qué pasaría si condujera un coche sin termostato?
El propósito principal de un termostato de automóvil es regular la temperatura de funcionamiento del motor. Por lo tanto, si conduce sin un termostato, su motor nunca alcanzará su temperatura de funcionamiento óptima y su calentador puede estar soplando aire frío.
- ¿Dónde puedo comprar piezas del sistema de refrigeración?
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- ¿Qué pasaría si vierto agua en el sistema de enfriamiento?
El motor no reaccionará inmediatamente a esto; es decir, arrancará, funcionará, e incluso podrá viajar así durante algún tiempo. Pero en este caso, tanto el sistema de refrigeración como la propia unidad de potencia están en riesgo. El agua comenzará a hervir ya a 100 grados, lo que amenaza con ruptura de tuberías, fugas y averías del tanque de expansión. Por el contacto con el agua, las partes metálicas del sistema de enfriamiento comenzarán a oxidarse y también aparecerá un revestimiento característico de la escala.