REFRIGERACIN EN MOTORES TRMICOS

1

• REFRIGERACIÓN EN MOTORES TÉRMICOS

2
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.

3
ÍNDICE

• 2. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO DE REFRIGERACIÓN
• 2.1. 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.

4
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.
•  

5
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.

6
1. TIPOS DE SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN

• 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.

7
1. TIPOS DE SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN

• 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.

8
1. TIPOS DE SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN

• 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.
• Desventajasprecisa de un cierto mantenimiento
• y ciertas pérdidas de potencia por el
  accionamiento
• de la bomba de agua.

9
1. TIPOS DE SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN

• 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.

10
1. TIPOS DE SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN

• 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.

11
1. TIPOS DE SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN

• 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.

12
2. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO DE
REFRIGERACIÓN
13
2. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO DE REFRIGERACIÓN

• 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.

14
2. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO DE REFRIGERACIÓN

• 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.

15
2. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO DE REFRIGERACIÓN

• 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.

16
2. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO DE REFRIGERACIÓN

• 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.

17
2. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO DE REFRIGERACIÓN

• 2.4. 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.

18
2. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO DE REFRIGERACIÓN

• 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.

19
2. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO DE REFRIGERACIÓN

• 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.

20
2. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO DE REFRIGERACIÓN

• 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.

21
2. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO DE REFRIGERACIÓN

• 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.

22
2. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO DE REFRIGERACIÓN

• 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.

23
2. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO DE REFRIGERACIÓN

• 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.

24
2. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO DE REFRIGERACIÓN

• 2.8. 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.

25
3. ELEMENTOS ADICIONALES AL SISTEMA DE
REFRIGERACIÓN

• 3.1. 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.

26
3. ELEMENTOS ADICIONALES AL SISTEMA DE
REFRIGERACIÓN

• 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

27
3. ELEMENTOS ADICIONALES AL SISTEMA DE
REFRIGERACIÓN

• 3.3. 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.

28
3. ELEMENTOS ADICIONALES AL SISTEMA DE
REFRIGERACIÓN

• 3.4. 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.

29
3. ELEMENTOS ADICIONALES AL SISTEMA DE
REFRIGERACIÓN

• 3.5. 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.