REFRIGERACIÓN EN MOTORES TÉRMICOS ÍNDICE CONCEPTO Y NECESIDADES DE LA REFRIGERACIÓN 1. TIPOS DE SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN 1.1. Refrigeración por aire

REFRIGERACIÓN EN MOTORES TÉRMICOS

REFRIGERACIÓN EN REFRIGERACIÓN EN MOTORES MOTORES TÉRMICOSTÉRMICOS


ÍNDICE

CONCEPTO Y NECESIDADES DE LA REFRIGERACIÓN

1. TIPOS DE SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN

1.1. Refrigeración por aire.

1.1.1. Directa.

1.1.2. Forzada.

1.2. Refrigeración liquida.

1.2.1. Circulación por termosifón.

1.2.2. Circulación forzada por bomba.

1.3. Refrigeración mixta.

1.3.1. Aire – agua.

1.3.2. Aire – aceite.


ÍNDICE

2. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO DE REFRIGERACIÓN2.1. Liquido refrigerante. 2.1.1. Capacidad anticorrosiva y antiespumante. 2.1.2. Capacidad anticongelante. 2.1.3. Capacidad antiebullición. 2.2. Radiador. 2.3. Bomba.2.4. Termostato 2.5. Vaso de expansión. 2.6. Ventilador 2.6.1. De accionamiento directo. 2.6.2. De accionamiento eléctrico 2.6.3. De accionamiento viscoso. 2.6.4. De accionamiento electromagnético 2.7. Termocontacto. 2.8. Manguitos y purgadores.


ÍNDICE

3. ELEMENTOS ADICIONALES AL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN

3.1. Radiador de calefacción

3.2. Termosumergido.

3.3. Intercambiador agua – aceite.

3.4. Calefactores de admisión.

3.5. Refrigeradores de combustible.


CONCEPTO Y NECESIDADES DE LA REFRIGERACIÓN

• Se entiende por refrigeración, la cesión de calor desde un elemento, a otro cuya temperatura es inferior a la de aquel.

• En los motores térmicos empleados en Automoción, la refrigeración se justifica, por la necesidad de evacuar el calor sobrante, generado en las combustiones, que no se destina a producir trabajo en la carrera motriz, así como el calor generado por el rozamiento entre los elementos móviles. De no evacuarse dicho calor, la temperatura de los mismos se elevaría peligrosamente, provocando una dilatación excesiva, que podría originar el agarrotamiento por fusión, mas conocido como gripaje.

• A su vez lo que también se busca es mantener la temperatura del motor dentro de unos márgenes, en los que el rendimiento es máximo, y no correr el riesgo de deteriorar las partes móviles del mismo.



1.1. Refrigeración por aire.1.1. Refrigeración por aire.

• Consiste en evacuar el exceso de calor directamente a la atmósfera, a través del aire que esta en contacto con el motor.

• Se disponen a su alrededor una serie de aletas que incrementan la superficie de contacto con el aire, para así aumentar la disipación de calor.

• Ventaja de la refrigeración por aire estriba en su sencillez, incluso, dentro de unos márgenes, en su fiabilidad.

• Desventajas: ruidosos y altas emisiones contaminantes.



1.1.1. Directa.• Es la propia marcha del vehículo la que genera la corriente de aire. • Problemas en circulación lenta con tiempo caluroso, y de excesivo periodo de

calentamiento en tiempo frío, por lo que, en general, hace que el motor funcione mas tiempo del deseado fuera de su temperatura de trabajo.

• Se emplea en ciclomotores básicos o motocicletas de estética clásica (custom, naked).

1.1.2. Forzada. • La corriente de aire que circula a través de las aletas, es impulsada por un

ventilador, asegurándose la presencia de la misma, e independizando la refrigeración, de las condiciones de marcha del vehículo.

• Este sistema apenas es utilizado en algún automóvil. Algunos motores industriales utilizan este tipo de refrigeración, pues en ellos ha de primar la fiabilidad por encima del rendimiento.



1.2. Refrigeración liquida.1.2. Refrigeración liquida. • Se disponen una serie de conductos, de liquido refrigerante alrededor de los

elementos a refrigerar, para que estos cedan el calor al liquido refrigerante, y este a su vez lo ceda a la atmósfera en un radiador o disipador.

• Permite al motor trabajar en un margen de temperatura muy estrecho lo que favorece un mejor rendimiento y mayor vida útil.

• Excelente aislamiento acústico, motivado por la presencia de las cámaras de agua. • Desventajas:precisa de un cierto mantenimiento y ciertas pérdidas de potencia por el accionamiento de la bomba de agua.



1.2.1. Circulación por termosifón.

• El liquido circula por la diferencia de densidad que experimenta al variar su temperatura.

• Sistema en desuso, debido

a la baja eficacia debido a

la falta de velocidad lo que

le da bajos rendimientos.



1.2.2. Circulación forzada por bomba.

• Se dispone una bomba (denominada de agua) para impulsar el líquido refrigerante por el circuito, con ello se asegura el caudal suficiente para garantizar la refrigeración del motor.

• Es el sistema de mayor rendimiento

por lo que es el utilizado en la

actualidad.



1.3. Refrigeración mixta.1.3. Refrigeración mixta.

1.3.1. Aire-agua.

• Consiste en refrigerar por aire el cilindro directamente, sin circulación forzada del mismo, y la culata por liquido, generalmente por termosifón, y dotando también a la misma de aletas disipadoras de calor.

• Se empleaba en algún modelo de motocicleta ligera cuyo uso estaba próximo a la competición.

1.3.2. Aire-aceite.

• Esta dotados de aletas disipadoras y además se potencia la función refrigerante del circuito de lubricación, aumentando notablemente su caudal, así como el tamaño del radiador.

• Sistema que ha caído en desuso, por no ofrecer la misma eficacia que la refrigeración líquida.


2. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO DE REFRIGERACIÓN

6

5

9

1 2

310

4

7

8

1.- Depósito inferior.2.- Bomba.3.- Motor con cámaras de circulación de agua.4.- Termostato.5.- depóstio suprior.6.- Tapón rocado.7.- Válvulas de paso.8.- Depóstio de expansión.9.- Radiador.10.- Ventilador.



2.1. Líquido refrigerante.2.1. Líquido refrigerante.

2.1.1. Capacidad anticorrosiva y antiespumante.

• Para evitar la formación de óxidos y sales calcáreas, que provocan disminución de las otras cualidades que ha de poseer, contribuyendo a formar depósitos de lodo, que disminuyen la sección del circuito, pudiendo llegar a provocar graves obstrucciones, que originarían un rápido sobrecalentamiento del motor.

2.1.2. Capacidad anticongelante.

• Ha de evitar la congelación del líquido que conlleva un aumento de volumen que puede llegar a ocasionar fisuras en el radiador o, peor aun, en el bloque.

2.1.3. Capacidad antiebullición.

• Se ha de evitar por tanto, que el liquido refrigerante entre en ebullición, pues la consiguiente formación de burbujas trae consigo un aumento de la presión, que puede originar la rotura de los elementos más frágiles del circuito. Asimismo puede dar lugar al fenómeno de la cavitación.



• La eficacia de dichas capacidades, depende del grado de concentración del refrigerante.

– Capacidad anticongelante, alcohol denominado etilenglicol (90%).– Como inhibidor de la corrosión se emplea el bórax, presente en torno a un 3%,

añadiéndose antiespumante y colorante en proporciones variables. – Todo ello mezclado agua destilada en proporciones diversas, en función del grado de

concentración.



2.2. Radiador.2.2. Radiador.• Produce la cesión del calor sobrante a la atmósfera. Situado en la parte delantera,

hace pasar el líquido refrigerante por unos conductos, rodeado de un gran número de aletas o laminillas, incrementándose por tanto la eficacia en la refrigeración. Los radiadores están formados por dos depósitos; el superior, por el que se produce la entrada del líquido caliente procedente del motor, y el inferior, en el que se dispone la salida del líquido, ya enfriado hacia el motor.

• El material mas utilizado en la fabricación de radiadores, es el plástico para los depósitos, y el aluminio para las aletas o laminillas, siendo los conductos siempre metálicos. En vehículos deportivos se utiliza aluminio en todos sus componentes por su mayor capacidad de disipación de calor.



2.3. Bomba.2.3. Bomba.

• Es la encargada de impulsar el líquido refrigerante a lo largo del circuito. Se utilizan las de funcionamiento centrífugo basadas en un rotor con paletas accionado por el cigüeñal a través de la correa de accesorios o la correa de la distribución.

• FUTURO: bombas eléctrico para así poder ser gobernadas por la centralita de gestión del motor, adecuando su velocidad y por tanto su caudal a la condiciones de marcha del vehículo.



2.4. Termostato2.4. Termostato..• Su misión es acelerar el proceso de calentamiento del motor, impidiendo la

circulación del líquido refrigerante hacia el radiador. Una vez que este ha alcanzado su temperatura de funcionamiento, el termostato de aire se abre, dejando que el líquido llegue al radiador para su enfriamiento.

• Se dispone en la salida de líquido del motor hacia el radiador, para así controlar el paso del mismo. Está formado por una válvula, accionada por una cápsula rellena de un material muy sensible a la temperatura, el cual al dilatarse o contraerse, en función de la temperatura del refrigerante, abre o cierra la citada válvula.

• Cada termostato debe estar adaptado al motor en que va montado. La temperatura de cierre debe estar 5 o 10ºC por debajo de la de apertura, para así evitar las continuas aperturas y cierres a que se vería sometido por las condiciones de marcha.



2.5. Vaso de expansión.2.5. Vaso de expansión.

• La misión del vaso de expansión es absorber los incrementos de volumen del liquido refrigerante, alojando el exceso de líquido, cuando la temperatura del mismo sea muy alta, y devolviéndolo al circuito cuando éste se enfríe.

• En la actualidad, por el vaso de expansión se hace pasar una parte del líquido refrigerante, utilizándose como desgasificador y, en muchos casos, como recipiente de llenado, al ubicarse el tapón de llenado en el mismo.



2.6. Ventilador.

• Encargado de generar la corriente de aire que permita la cesión de calor por cualquiera de los métodos existentes.

2.6.1. De accionamiento directo.

• El ventilador dispone de una polea, en la que se ubica una

correa que le transmite el movimiento desde el cigüeñal.

• Poco utilizado hoy en día, ya que el ventilador gira

siempre que el motor está en marcha, absorbiendo

potencia del motor constantemente.



2.6.2. De accionamiento eléctrico.

• Mas conocido como electroventilador, el ventilador es accionado por un motor eléctrico de corriente continua, que utiliza la energía procedente de la batería. Su accionamiento está gobernado por el termocontacto el cual lo acciona cuando se alcanza una temperatura determinada.

• En la actualidad, se tiende a montar dos electroventiladores de accionamiento diferenciado, conectándose primero uno de ellos, y, de seguir ascendiendo la temperatura, entra a continuación en funcionamiento el segundo. En los modelos de última generación, se dispone un electroventilador de velocidad variable, gobernado por la centralita de gestión del motor.

• Es el sistema más empleado ya que apenas absorbe

potencia del motor.

• Tiene el defecto de que se confía su funcionamiento

al termocontacto.



2.6.3. De accionamiento viscoso.

• El ventilador posee un accionamiento similar al directo, mediante correa, pero con la particularidad de intercalar un embrague viscoso, a base de siliconas.

• Su funcionamiento está basado en la sensibilidad de la silicona a la temperatura, la cual tiende a solidificarse y actuar como transmisor de movimiento, cuando ésta aumenta.

• Este sistema ofrece pérdidas de potencia generadas

por el arrastre del ventilador.

• Es muy usado en turismos de clase alta y vehículos

todo-terreno, por el alto grado de fiabilidad que ofrece.



2.6.4. De accionamiento electromagnético.

• Embrague de arrastre, de accionamiento electromagnético.

• Se disponen unas bobinas, que al ser atravesadas por la corriente, generan un campo magnético, que provoca el accionamiento del embrague.

• La alimentación es controlada por un termocontacto,

similar al empleado en el accionamiento del

electroventilador.



2.7. Termocontacto.2.7. Termocontacto.

• Es un interruptor eléctrico, accionado en función

de la temperatura del líquido refrigerante, con

el que está en contacto, el cual gobierna el

accionamiento del electroventilador.

• Se utiliza un material muy sensible a la temperatura, generalmente una lámina bimetálica, la cual, al dilatar por efecto de la misma, cierra el citado interruptor, juntando los contactos del mismo.

• FUTURO: la centralita de gestión del motor

será la que gobierne el electroventilador modificando

su velocidad, al aplicar diversos parámetros de entrada

para su puesta en funcionamiento.



2.8. 2.8. Manguitos y purgadores.Manguitos y purgadores.

• Los manguitos son los conductos exteriores, a través de los cuales el líquido se desplaza de un elemento a otro.

• Se construyen generalmente a base de caucho (elasticidad), interior constituida por un trenzado a base de nylon (robustez).

• Otros casos la mayor parte del manguito es rígida, construyéndose a base de PVC o aluminio, siendo flexible en los extremos, para los cuales se vuelve a recurrir al caucho.

• Los purgadores, se disponen para evacuar el posible

aire existente en el circuito.

• Se ubican en los puntos de mayor altura del circuito.



3.1. Radiador de la calefacción3.1. Radiador de la calefacción

• Está formado por un radiador recorrido por el líquido refrigerante, el cual le cede parte de su calor.

• La dosificación del calor al habitáculo, se gobierna mediante

una serie de trampillas situadas en los conductos,

las cuales son gobernadas a su vez por el conductor

desde el habitáculo, bien manualmente, bien a través

de un climatizador de gestión electrónica.



3.2. Termosumergido.3.2. Termosumergido.

• Montaje de unas resistencias eléctricas, dispuestas en el interior

del circuito de refrigeración, las cuales, aceleran el calentamiento

del líquido refrigerante para conseguir la temperatura óptima de

funcionamiento mas rápidamente.

• Dichas resistencias reciben el nombre de termosumergidos y son

alimentadas por la centralita de gestión del motor en función,

sobre todo, de la temperatura del refrigerante



3.3. 3.3. Intercambiador agua – aceite.Intercambiador agua – aceite.

• Pareja de conductos en forma de serpentín.

• Su misión es transmitir calor al lubricante

durante el periodo de calentamiento del

motor y absorbiéndolo del mismo, cuando

la temperatura es superior a la del

refrigerante.



3.4. 3.4. Calefactores de admisión.Calefactores de admisión.

• Conductos que hacen circular una parte del refrigerante, por la base del colector de admisión o la base del carburador, para así calentar dichos elementos y evitar problemas de condensación de combustible en sus paredes. Con ello se mejora la vaporización de la gasolina.

• Por el contrario, en los sistemas Common-rail, el combustible

ha de ser refrigerado, dadas las altas presiones que soporta,

por lo que se disponen disipadores de calor.



3.5. 3.5. Refrigeradores de combustible.Refrigeradores de combustible.

• En los sistemas de alimentación empleados en los motores Diesel, tales como el common-rail o el inyector bomba, dadas las elevadas presiones a que se ve sometido el combustible, próximas en algunos casos a los 2000 bares, la temperatura del combustible no solo se ve aumentada sino que está sometida a grandes variaciones debido a las altas presiones.

• Dichas variaciones de temperatura influyen decisivamente en la dosificación, por cuanto se ve alterada la densidad del gasoil.

• Por otra parte, el incremento de temperatura del combustible no sólo tiene consecuencias negativas en la dosificación, ya que también incrementa peligrosamente la temperatura del depósito, a causa del retorno del sobrante hacia el mismo. Este es otro de los motivos que justifican la presencia del refrigerador de combustible, un simple intercambiador de calor.

Documents

REFRIGERACIÓN EN MOTORES TÉRMICOS ÍNDICE CONCEPTO Y NECESIDADES DE LA REFRIGERACIÓN 1. TIPOS DE SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN 1.1. Refrigeración por aire