MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA EN AUTOMOCIÓN (PARTE XVII)

Hola a todos

He decidido comenzar tema nuevo, ya que la lubricación no dará mucho más de si (si nos remitimos a lo básico). Me quedó por explicaros algunas cosillas, pero aprovecharé la página de facebook para ello. Podeis acceder pinchando en el icono en esta misma página a la derecha, para explicaros lo que me quedó pendiente.
Hoy vamos a comenzar tema nuevo y es que si repasamos, obervareis que hemos visto la teoria de funcionamiento de los motores, como se alimentan y como se lubrican. Ahora toca refrigerarlos ya que las temperaturas que se alcanzan en el interior del cilindro son suficiente para derretir el metal del que está hecho el motor. Bien, pues para evitar esto hace falta el sistema de refrigeración.

Veamos un par de ejemplos de sistemas de refrigeración para motores:

En la fotografía observamos un cilindro refrigerado por aire directamente. Las aletas que lo rodean están unidas al conjunto bloque-culata. Este sistema es el más antiguo y aún se usa en motocicletas de baja cilindrada. 

Este esquema explica el funcionamiento de la refrigeración por aire directa, el cual se aprecia es bastante simple. Las aletas antes mencionadas actuan de radiadores (como los de las casas, si) y disipan el calor generado en el interior ya que el aire circula entre ellas. Este sistema exige que la moto esté en marcha y que las aletas estén limpias de suciedad, para no variar la capacidad de transmitir el calor. Es demasiado rudimentario y además no permite regular la temperatura del motor, para mantenerla dentro de un rango.

En la foto observamos un cilindro refrigerado por el sistema de refrigeración por circulación de aire forzada. Al cilindro se le acopla una turbina y unos conductos por loscuales circula el aire.

En el esquema se observa mejor como funciona. El aire entra por un conducto hacia la turbina, que está movida a su vez por el cigueñal del motor. La turbina acelera el flujo de aire (según las rpm del motor) y lo manda a través de los conductos a los cilindros. Este sistema además posee unas válvulas termostáticas que mientras el motor no tiene la temperatura correcta se cierran y obstruyen el paso de aire.
Bien, os he dicho que actualmente sólo se usan estos sistemas en motocicletas, pero os voy a poner un ejemplo de uso en competición (hace muchos años ya):

Este es un ejemplo de su uso en competición. Este invento es un VW Escarabajo con el que Emmerson Fittipaldi se curtió en su día en las pistas brasileñas (antes de llegar a la Fórmula 1). Los tubos que observareis en la 2ª fotografía como en el esquema, son los del sistema de refrigeración por circulación de aire forzada. El motor era en realidad dos motores de 1600 cc ensamblados.
Sin embargo, lo normal es que los motores de combustión de 4 tiempos vayan refrigerados por líquido (agua en un mayor porcentaje):

Aquí estais viendo un esquema de refrigeración por líquido genérico. Como veis, es bastante simple y vamos a explicar como son sus elementos más importantes:

• Bomba de líquido refrigerante: Vamos a empezar por el elemento de más importancia. La bomba, como ya hemos visto en otros sistemas, se encarga de enviar el fluido a donde se requiera, esto es la culata y el bloque, donde el líquido toma temperatura (aumenta porque recoge el calor) y lo traslada fuera ese calor.

 

Arriba fotografía de varias bombas centrífugas de líquido refrigerante. Abajo observamos el esquema de funcionamiento. Ésta está accionada por la correa del ventilador, ¿porqué? La razón estriba en que en motores de 4 tiempos siempre queremos mantener una temperatura aproximada de 90º C (entre unos 88º y 92º se considerará óptima), entonces mientras el termostato no esté accionado (porque el motor tenga una temperatura inferior), el agua no circula y el ventilador no se acciona y la bomba no enviará fluido (así calentamos más rápidamente). Todas las bombas funcionan según el esquema, la diferencia estriba en la forma de cada bomba y el caudal que son capaces de bombear. La bomba además debe estar bien sellada, es decir debe tener buena obturación porque las perdidas de líquido refrigerante pueden ser nefastas para el motor. Actualmente se fabrican en fundición de aluminio, al igual que los motores más modernos ya que se reduce peso.

• Bloque y culata del motor: Este no es un elemento en si del sistema de refrigeración, pero es muy importante ya que contiene las cavidades por donde pasa el líquido que se llevará el calor fuera del motor. 

Dos tipos de esquema de refrigeración según use camisas húmedas o el agua circule por cavidades en el bloque y la culata. En el primer caso, deciros que una camisa es una pieza metálica que se alojaba en el cilindro y que hacía las veces de cámara de combustión. ¿Porqué se hacía asi? Antiguamente los sistemas de fabricación de los bloques de motor no eran tan precisos como ahora, y para que la cámara de combustión fuera cilíndrica se necesitaba hacer una pieza de metal distinto al bloque, más fácil de conformar de forma cilíndrica. Bien las camisas pueden ser secas o húmedas. Las camisas secas son un cilindro muy fino contenido en el cilindro del bloque, y el agua circula por el bloque para refrigerar. Las camisas húmedas son más gruesas, y contienen una cavidad por la que el agua circula.
En el sistema de bloque integral (el más usado), la bomba hace circular el agua por unas cavidades que rodean a los cilindros.

• Válvula termostática: Para regular la temperatura tendremos que disponer de un dispositivo que haga funcionar o no el circuito refrigerante según las condiciones de uso. Este dispositivo hace que el motor alcance su temperatura óptima de funcionamiento (recordad que son unos 90º C) y a su vez garantiza que si se supera esa temperatura en el fluido refrigerante, comience a funcionar el circuito completo de refrigeración, protegiendo al motor.

 

En la fotografía se observa una válvula termostática genérica, la cual es responsable del funcionamiento del motor a una temperatura óptima. En el esquema queda detallado como funciona. Cuando el motor está frío, obliga al fluido a permanecer moviéndose por el motor, sin salir del mismo y así subir la temperatura. Es necesario que la temperatura alcance los 90º C porque así la combustión será más eficiente. Cuando el motor supera esa temperatura (normalmente hay un margen de hasta 4º C por encima) se abre la válvula y deja pasar el líquido caliente hacia afuera para que se enfríe, es decir para que transporte el calor fuera del motor.
Aunque no es lo normal, algunas veces y algunos mecánicos recomiendan bloquear la válvula termostática en la posicion abierta. Esto lo hacen para proteger al motor de un sobrecalentamiento, pero por otra parte estamos impidiendo que el motor alcance su temperatura óptima de funcionamiento. Por otra parte, si el termostato falla, actualmente los fabricantes aseguran un fusible mecánico en el mismo que lo deja en posición abierto y así protegemos al motor de un sobrecalentamiento.

•  Radiador: Como su nombre indica, será el encargado de irradiar el calor que le transmite el fluido refrigerante. Este calor se disipara a traves de las laminillas del radiador, al paso del aire que choca con el radiador del vehículo, o al paso del aire que el ventilador impulse.

 

Dos fotografías ilustrativas. Arriba el radidador propiamente dicho, con su entrada de líquido y su salida. Abajo el conjunto del radiador con su electroventilador, el cúal está conmutado con la válvula termostática para comenzar a funcionar en el momento en que la válvula se accione.
Como curiosidad os diré que en los camiones, el ventilador contiene además una pieza adicional alojada en el eje de giro. Esta pieza es un disco que gira solidario con el eje, un fuelle o muelle blando y una tapa. La tapa es presionada por el aire que choca, y cuando esa corriente de aire es suficientemente fuerte, frena el ventilador que se para. Así en condiciones de marcha lenta el ventilador funciona, en condiciones de marcha por carretera no, ya que un camión para suficiente aire como para no necesitarlo.

• Vaso de expansión: Es el depósito donde vertemos el líquido refrigerante, para rellenar o para reponer de nuevo. Sabed que para reponer hay que vaciar el circuito previamente, sacando el líquido por el radiador.

Este es el depósito de líquido refirgerante o vaso de expansión. ¿Porqué se llama así? Porque como sabeis, cualquier líquido que contenga agua desprende vapor cuando se calienta en mayor o menor medida. Este vaso de expansión es el encargado de contener el líquido refrigerante y además de recoger esos gases calientes que se desprenden del circuito y expulsarlos en caso de sobrepresión. 
Ahora unos consejos que os daré para tener bien presentes:

• Siempre utilizar el líquido refrigerante recomendado por el fabricante del vehículo. Si es extrictamente necesario, se puede usar agua, aunque luego de su uso de emergencia deberiamos revisar el circuito y limpiarlo si es necesario.
• El líquido se repone al cabo de unos 30000 Kms aproximadamente o unos 2-3 años. A partir de esa fecha el anticongelante que contiene ierde propiedades anticorrosivas y anticongelantes y es peligroso para el motor.
• Si queremos revisar su nivel, debemos hacerlo con el motor frio o después de haberlo usado esperar un tiempo prudencial (una hora mas o menos). Para abrir el tapón del líquido debemos también esperar a que este frio, podemos quemarnos con los gases calientes que salen.
• A la hora de volver a roscar el tapón, cercionarnos de que la goma estará bien y en su sitio, porque si la pillamos o mordemos con la rosca del mismo, se deteriorará y perderá estanqueidad.

Bien y con estos consejos genéricos me despido hasta el siguiente artículo. Por cierto, deciros que la refrigeración en competición es exactamente igual, sólo que se admiten temperaturas un poco más altas y se usan radiadores de mayor tamaño. Por lo demás el sistema es igual y su funcionamiento el mismo.

A continuación, la bibliografía consultada:

- http://www.ms-motor-service.es/content2.asp?area=hauptmenue&site=mssprodukte&cls=05&pcat=44
- http://www.enauto.cl/termostato-para-sirve/
- http://ivanverdesoto-23.blogspot.com.es/2011/06/averias-causas-y-soluciones-en-el.html
- http://www.monografias.com/trabajos71/bombas-agua-radiador/bombas-agua-radiador.shtml
- http://www.tallervirtual.com/2009/05/24/funcionamiento-e-importancia-de-la-bomba-de-agua/
- http://www.foro.pieldetoro.net/foros/showthread.php?t=71652
- http://blogmotos.com/refrigeracion-por-aire-de-marcha-y-por-aire-forzado/
- http://www.moto125.cc/f125cc/reportajes/tenica/item/304-articulo-motor-4t
- http://inversioneszugeilca.blogspot.com.es/2012/09/sistema-de-refrigeracion-de-un-motor-de.html