Sistemas de refrigeración de vehículos
Desde la invención del motor de combustión interna en 1880, enfriar el motor siempre ha sido un reto.
Si el calor, que puede alcanzar hasta 2000 grados centígrados, no se dispersa a tiempo, esto puede afectar al aceite que separa todas las piezas móviles en el motor y causar avería en el motor. Se han utilizado diversos sistemas de refrigeración.
Permítanos ver primero la refrigeración por 
aire. Este sistema cubre los cilindros en una cubierta y fuerza aire fresco alrededor del motor que tiene también aletas.
El otro método de refrigeración es la refrigeración de agua que es muy popular y se utiliza en la mayoría de los motores modernos. Este proceso es conocido como el sistema de Termo-Sifón, incorpora una bomba dentro del sistema para bombear agua alrededor y enfiar el motor.
La refrigeración adicional del radiador, especialmente cuando el vehículo esta inmóvil se lleva a cabo mediante un ventilador propulsado por el motor que sopla aire por el radiador o un ventilador eléctrico delante del radiador que empuja aire por las aletas y refresca el radiador.
Todos los motores tienen una temperatura optima de motor para asegurar el mejor rendimiento y completar la combustión de la mezcla del aire/combustible. Los motores suelen tener un termostato para mantener la temperatura óptima.
Esta unidad consiste de un sistema de perdigones de cera que permite al termostato abrir y calentar el motor rapidamente. Cuándo esta cerrado, el agua sólo circulará alrededor del motor dando calor rapido y cuando consigue que el motor se caliente se abre permitiendo que el agua pase por el radiador para enfriarlo. Una vez que el motor se haya enfriado lo suficientemente, el termostato se cerrará para mantener la temperatura de motor en su nivel óptimo. El termostato nunca se debe de desconectar.
Para ayudar el proceso de la refrigeración el refrigerante se almacena bajo presión ya que esto eleva el punto de ebullición. La presión esta controlada mediante el tapón en el radiador y esto permite que cualquier exceso de presión se libere mediante el depósito de expansión ubicado cerca del radiador. Cuando el refrigerante se enfría, el sistema permite que entre más refrigerante. No se debe quitar el tapón cuando el motor esta caliente.
Los motores modernos incluyen una mezcla de agua y líquido refrigerante en forma de etileno-glicol. El líquido refrigerante tiene tres funciones.
Ofrece protección contra muchos metales que ya que contiene inhibidores que anulan los efectos de materias corrosivas y protege el motor. El refrigerante sube el punto de ebullición del agua y mejora la eficacia térmica del motor. También evita la congelacón del agua en climas fríos
Es importante señalar que el motor siempre debe de tener una cantidad suficiente de refrigerante. Si este líquido quedada rociado en el suelo debe ser diluido o debe ser limpiado ya que es peligroso, especialmente para animales.
Como se puede comprobar en esta sección, el sistema de refrigeración es una parte muy importante del motor. Aquí hay algunos puntos claves que se deben tener en cuenta:
1) Siempre mantenga el termostato instalado sea cual sea el clima de operación.
2) Asegure que el motor tenga la proporción correcta de agua y líquido refrigerante siempre.
3) Asegure que la parte frontal del radiador este libre de cualquier material para permitir el buen flujo de aire.
4) Asegure que la correa de transmisión para el ventilador este en buen estado y se cambie regularment
Esquema del sistema de refrigeración
otros tipos de refrigeración en el vehículo
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SISTEMA DE REFRIGERACIÒN
REFRIGERACION POR AIRE DIRECTA
La corriente del aire proviene del movimiento del vehículo que incide sobre el motor, refrigerándolo, por lo que dependerá del la velocidad a que se circule (mas o menos corriente de aire) y de la temperatura del aire (mas o menos frio).Al ralentí con el vehículo parado la refrigeración es mínima y baja a velocidad insuficiente por lo que solo se utiliza en motocicletas de pequeña cilindrada.REFRIGERACION POR AIRE FORZADASe emplea en algunos turismos, generalizándose su uso hasta en los motores de refrigeración directa, lo que hace que ésta tienda a desaparecer. Una turbina que recibe el movimiento del motor, produce una corriente de aire que se canaliza hacia el motor.Existen dos tipos de turbina (aletas en forma de paletas, corriente de aire radial) y axial (aspas en forma de estrella, corriente de aire en sentido del eje).Un estrangulador automático regula la entrada de aire dependiendo de la temperatura del motor, por lo que, en el arranque en frio cierra la entrada de aire y el motor alcanza rápidamente su temperatura de funcionamiento.VENTAJAS DEL SISTEMA DE REFRIGERACION POR AIRE• mínimo entretenimiento y pocas averías.• mayor rendimiento térmico (menor perdida de calor por refrigeración.• mayor rapidez en alcanzar la temperatura de funcionamiento optimo del motor.• Menor peso y tamaño del motor.• Simplicidad de diseño y construcción.INCONVENIENTES SISTEMA DE REFRIGERACION POR AIRE• Refrigeración irregular.• Produce mucho ruido.• Uso del estrangulador o estárter muy a menudo (el motor se enfría muy a menudo).• Peor llenado de los cilindros (menor potencia útil).• Dificultad de refrigerar motores policilindricos, en “V” o en línea (se utilizan en motores bóxer u opuestos).
JUNTA TÓRICA
Se denomina junta tórica, a un elemento toroidal de goma elástico, que tiene como funcionalidad asegurar la estanqueidad, entre otros equipos, en los cilindros hidráulicos y en el equipamiento de submarinismo acuático.En general se encuentra en los equipos donde no puedan entrar líquidos ni salir aire.Las juntas tóricas se instalan en ranuras practicadas al efecto en los elementos de cierre, preferentemente en los ejes y tapas de cierre.A la hora de elegir una junta tórica se debe tener en cuenta la aplicación que va a tener para poder elegir el material adecuado de la misma. Lo más importante que se necesita conocer de la aplicación es la presión de trabajo que va a soportar y la temperatura de trabajo que va a tener.Elección de una junta tóricaPara la elección de una junta se debe tener en cuenta la aplicación, que nos definirá el material. También es importante conocer la presión y la temperatura de trabajo, veamos la siguiente tabla:También es importante conocer el diámetro medio de la junta y el de la garganta que la recibe, éstos deben ser idénticos. En la práctica, la junta admite una ligera extensión del 2 al 5 % según las proporciones.Mantenimiento de las juntas tóricasLas juntas tóricas necesitan un mantenimiento adecuado. Las recomendaciones para su uso son las siguientes:• Evitar que les de el sol, porque pierden la flexibilidad y se vuelven duras. • En el mantenimiento preventivo es aconsejable recubrir las juntas de una pequeña capa de silicona que le proporcionará una mayor resistencia al envejecimiento. • Cuando se monte una junta, asegurarse de que está perfectamente instalada y no queda pellizcada en ningún punto. • Cuando se sospeche que una junta está en mal estado, sustituirla por una nueva. Normalmente el equipo que protege la junta es mucho más caro que la propia junta. • Cada año conviene llevar a revisar el regulador, momento en que sustituirán las juntas que tiene en su interior.
CAMISAS DE CILINDRO
En los motores térmicos, se produce un notable incremento de la temperatura debido a la generación continua de calor durante su funcionamiento.Los cilindros de los motores deben enfriarse para mantener una película de lubricante sobre las paredes de los mismos; la culata de los cilindros, los émbolos y las válvulas de escape se enfrían para impedir la detonación de combustión o la destrucción de estos componentes debida a su calentamiento excesivo, y el lubricante debe enfriarse para mantener la adecuada viscosidad bajo las condiciones de trabajo.Para mantener la temperatura a un nivel aceptable, el fluido refrigerante circula por la camisa de los cilindros absorbiendo el excedente de calor.Esquema simplificado del Sistema de enfriamientode un Motor de Combustión InternaLa camisa básicamente es un revestimiento interior del cilindro del motor de explosión, inserto en el bloque motor, construido en aceros especiales para resistir rozamientos y temperaturas elevadas.La camisa cubre la longitud total de la carrera, para evitar variaciones del diámetro del cilindro debido a dilataciones desiguales y asegurar el enfriamiento adecuado.Camisas húmedas - Camisas secasBLOQUE DE CAMISAS HUMEDASEl bloque es totalmente hueco y las camisas (C), no se introducen a presión, sino que se apoyan sobre el bloque formando las cámaras de agua, estando en contacto directo las camisas con el agua. Este bloque es el que mejor refrigeración ofrece, teniendo como inconveniente la dificultad de permanecer ajustadas en su montaje las camisas.La estanqueidad o ajuste se asegura con un anillo (J) de caucho sintético especial o cobre en la parte inferior, y otro en la parte superior. Su montaje no presenta dificultad. El uso de camisas hace que se puedan emplear aleaciones ligeras en la fabricación de los bloques, con lo que la disminución de peso es muy considerable.
BLOQUE DE CAMISAS SECASEn este tipo de bloque (figura 4), los cilindros van mecanizados igual que en el caso anterior, pero en su interior se alojan, a presión, otros cilindros (C) (acero especial), con las paredes más finas, denominadas camisas, que en este caso no están en contacto con el líquido del sistema de refrigeración, dificultando en parte la refrigeración del cilindro.Su principal ventaja es que al producirse el desgaste de estas camisas se pueden colocar otras nuevas de la misma medida que las originales, con lo que se conserva el diámetro original de los pistones.MONTAJE DE CAMISAS HÚMEDAS Y SECAS.2. Camisas húmedas2.1. Preparación Antes de proceder al montaje de las camisas, debe limpiarse cuidadosamente el bloque.Especialmente se eliminarán todos los restos del agua de enfriamiento a fin de obtener la máxima eficiencia de refrigeración. Al mismo tiempo, se prestará mucha atención en las superficies de ajuste.Estas superficies deben estar preparadas de tal manera, que después de ser limpiadas aparezca el metal puro, sean completamente planas y estén exentas de corrosión. Con el fin de no dañarlas no se usarán rasquetas, cinceles o cortafríos.2.2. Inspecciones.La colocación de las camisas tiene que ir precedida de la siguiente prueba: introducción de la camisa sin las juntas o gomas con el fin de comprobar si se puede meter ligeramente y sin agarre. Un bloqueo puede conllevar la deformación dimensional del agujero.También se comprobará que el collar asienta todo por igual y mantiene la cota de resalte "B" por encima del bloque (valor orientativo: 0.05 -
TIPOS DE RADIADORES, MANGUERAS DE CONEXION Y LIQUIDO REFRIGERANTE
Núcleo del radiador El núcleo del radiador pueden construirse de tres tipos: tubular, de panal y láminas de agua. Radiador con núcleo tipo tubular Tiene unos tubos por los que el líquido refrigerante pasa, este liquido viene de las camisas de los cilindros y de la culata. El aire circula alrededor de los tubos y las aletas. Las aletas pueden ser perpendiculares a los tubos, o intercalas en acordeón entre tos tubos. Radiador con núcleo tipo panal Usados antes en motores grandes y potentes, ahora poco usados debido a su elevado precio y complejidad de su construcción (gran parte soldada). Son construidos por grupos de pequeños tubos horizontales que logran hacer una gran superficie de refrigeración. Radiador con núcleo tipo láminas de agua Hechos por unos tubos anchos y muy chatos montados haciendo unas ondulaciones soldadas entre sí o bien se separan y sostienen con unas finas chapas de latón, las cuales dan rigidez a los pasos hexagonales del aire formando un falso panal. En los dos casos el aire que pasa por entre los tubos chatos, enfría las láminas de agua que circula en el interior de ellos. Mangueras de conexión Las mangueras de conexión son todo el conjunto de tuberías de caucho que unen los diferentes componentes de un circuito de refrigeración con agua entre sí por ejemplo: radiador - culata o bomba de agua - radiador. Las mangueras del radiador pueden ser rectas, moldeadas y flexibles y se pueden acomodar según las necesidades. El constante uso de las mangueras generan su deterioro; una manguera deteriorada afecta el buen funcionamiento del sistema, se hace necesario su reemplazo según el estado de estas. Algunos de estos tipos de mangueras son : Manguera tipo acordeón. Manguera moldeada. Manguera común. Líquido refrigerante El líquido refrigerante es el medio que se utiliza para absorber calor desde el motor hacia la atmósfera utilizando el sistema de refrigeración. El agua es el líquido más utilizado pero debido a algunas de sus propiedades (bajo punto de ebullición y congelación) requiere de algunos aditivos que mejoran sus características. Estos aditivos pueden subir el punto de ebullición o de congelación, evitar la corrosión, lubricar partes del sistema (sellos de la bomba), retardar la formación de sedimentos o mejorar otras propiedades. Existen varios tipos de aditivos e inhibidores especiales a base de silicatos los cuales se agregan para prevenir la corrosión de partes de aluminio, como las cabezas de cilindros, termostato o radiador. El más común (agua - etileno glicol) utilizando una mezcla de 50:50, esto quiere decir 50% de agua y 50% de etileno glicol como (anticongelante). Esta relación de agua a etileno glicol proporciona protección para el sistema en rangos que van hasta
Que es y como funciona una bomba de agua?La bomba de agua es la encargada de que halla circulacion permanente del agua del motor mientras estè arrancando el mismo, ya que èsta va directamente movida por el motor a traves de sendas poleas y una correa.El sistema que se empleaba hasta hace poco mas comunmente era mediante una polea simple y luego para vehiculos màs grandes con doble o triple polea y por cada polea 1correa claro.Aqui vemos de 1 polea y de 2:Desde un tiempo la correa de accesorios, es una correa dentada por las ventajas que conlleva entre las mas destacadas:-No patinan-No hacen ruidos de patinaje es mas en algunos vehiculos hacen un silvido caracterìstico que le queda muy bien al motor, asi que recuerde los seat bialveros famosos como el del 124 FU 2000.Esta es la polea que llevan casi todos ahora:Algunos vehiculos, aunque ya solo vehiculos con motores mayores de 2000 CC llevan el ventilador movido por el motor y que suele ir amarrado junto a la polea a la misma bomba de agua.Unas imagenes del sistema:Y ahora que ya sabemos como es movida la bomba de agua veamos como esta mueve el agua, la polea mediante un eje el cual lleva un reten para que no salga el agua por el eje transmite el movimiento a una turbina que es la que mueve el agua y crea un circuito en el motor y cuando el termostato abre entre motor y radiador.Aunque hay muchos tipos de turbinas la mas utilizada es el la primera:
TERMOSTATO
Cual es la función de un termostato? Ó; para que sirve? El termostato; se encuentra alojado regularmente en el cuello, o estructura del motor, donde conecta la manguera superior que viene del radiador.En otros casos viene instalada en la manguera que, conecta la parte inferior del radiador.La función de un termostato consiste, en evitar que el agua fluya dentro del motor, hasta que este, no haya llegado a su temperatura de funcionamiento, de acuerdo con las especificaciones del fabricante.En cuanto el motor alcanza su temperatura de funcionamiento, el material del que esta hecho el termostato, dilata su resistencia, permitiendo que la presión del agua caliente, abra la compuerta, y de esta manera el agua circula por todo el sistema de enfriamiento.◄ El termostato que se muestra en la fotografía, es típico en varios modelos de Toyota.Algunos termostatos traen un pequeño agujero, que permite aligerar la presión dentro del motor.Este agujero por lo general obliga a que el termostato se instale, haciendo que el agujero, siempre quede hacia la parte de arriba.Esto es visible en los termostatos que se alojan a un lado del motor.Es difícil explicar esta posición cuando el termostato se ubica encima; pero téngalo en cuenta, para encontrar la posición especifica, del termostato de su vehiculo]En la ilustración podemos observar, la forma o modo típico de instalación del termostato.Como es usual existen las excepciones; y aquí mostramos La foto, que corresponde a la estructura donde se aloja el termostato de un motor 3.0L 3.3L usado por Nissan Quest/Mercury villager; año 1997/2000.Como se puede observar, el termostato, es instalado o alojado en la parte desprendible, donde se conecta la manguera de bypass, en el frente del motor, haciendo bastante difícil su instalación, y la forma de colocar el gasket o empaque.La posición correcta es la mostrada en la fotografía ►El termostato, sincroniza su funcionamiento, con el abanico, o ventilador eléctrico que lleva instalado el radiador. Mientras el agua no alcanza la temperatura de funcionamiento, el termostato permanece cerrado; pero una vez abierto; es el abanico o ventilador el encargado de controlar la temperatura del agua en todo el sistema.Los abanicos, o ventiladores están diseñados para soplar hacia el motor, lógicamente que el aire que sopla, es el que extrae desde el otro lado del radiador.De esta manera hace un doble trabajo, refresca el agua del radiador; y sopla aire hacia el motor enfriándolo.En conclusión. El termostato cierra el flujo de agua hacia el motor mientras este, esta frio. Si el termostato se pega en posición cerrada, corre peligro de sobrecalentarse el motor; y si se pega en posición abierta, aumentara el consumo de combustible.El abanico o ventilador eléctrico, es controlado por un interruptor térmico, que lo hace trabajar cuando la temperatura del agua, excede la tolerancia de funcionamiento del motor.Los abanicos funcionan al activarse un relay que los controla- estos relay o relevadores llevan el nombre de "Fan 1 y/o Fan 2", cuando tienen dos velocidades.[se entiende que la activación de estos componentes obedece al sistema de control el motor ECM]Por que es importante, el uso del termostato?Antes de todo, recordemos: Todo motor de combustión interna, tiene dos etapas de funcionamiento, una es en frio, y la otra es en caliente.Cuando el motor esta frio, necesita una mezcla rica de: combustible/aire para empezar su funcionamiento. Cuando el motor calienta, se normaliza la mezcla.Por esta razón; tanto los "carburadores", como los de "sistema fuel injection", llevan mecanismos, y controles electrónicos, que regulan, esta función haciendo el cambio respectivo.Todos los motores de vehículos; poniendo énfasis en los que están equipados con sistema "fuel injection"; requieren cierta temperatura; regularmente 185 grados Fr. para su correcto funcionamiento.
RadiadorEl radiador es el principal componente del sistema de refrigeración de motores y tiene la importante función de arrojar a la atmósfera el calor acumulado por el refrigerante de las diversas piezas del motor. Generalmente, el radiador se ubica en la parte frontal del vehículo, próximo a los tubos de entrada de aire, a fin de aprovechar la dinámica de la velocidad.Los automóviles equipados con aire acondicionado disponen de radiadores más potentes para disipar el calor proveniente del condensador. También aquí, los radiadores DENSO, desarrollados en colaboración con expertos en aire acondicionado, garantizan el rendimiento requerido por el motor, a pesar de la elevada temperatura exterior y de las duras condiciones de marcha.IntercoolerEl intercooler es un intercambiador de calor que enfría el aire comprimido que alimenta los motores equipados con un turbocompresor. La sobrealimentación del compresor, un sistema aún más extendido, permite incrementar la potencia de un motor, aunque sea de poca capacidad, comprimiendo un gran volumen de aire en el motor y, por consiguiente, un mayor volumen de combustible. Durante la compresión, el aire tiende a calentarse, reduciéndose su densidad. Esto neutraliza en parte el efecto de la compresión misma. El efecto del intercooler es precisamente el de reducir la temperatura del aire comprimido, permitiendo así la plena explotación de la sobrealimentación. La atención dedicada a la reducción de emisiones y de consumo de combustible origina la búsqueda de componentes que potencien la eficiencia del motor, siendo el intercooler uno de éstos. Denso posee una empresa dedicada al desarrollo de intercoolers y hace uso de cámaras climáticas y pruebas en carretera para controlar la eficiencia de sus sistemas bajo condiciones de marcha lo más similares posible a las condiciones reales en las que los clientes conducen sus coches.El intercooler es un intercambiador (radiador) aire-aire o aire-agua que se encarga de enfriar el aire comprimido por el turbocompresor de un motor de combustión interna.Normalmente los gases al comprimirse adiabáticamente (sin cesión de calor al entorno) se calientan; se puede ver al hinchar la rueda de una bicicleta que la válvula se calienta. En el caso del turbo los gases salen a un temperatura de unos 90-
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