lunes, 24 de noviembre de 2014

Sistema de Refrigeración




¿Cómo circula el refrigerante

¿Qué es un Sistema de refrigeración?
Un vehículo normal y corriente, que circula por la carretera a unos 50 kilómetros por hora, produce aproximadamente 4.000 explosiones controladas por minuto dentro del motor. Obviamente, estas explosiones producen una enorme cantidad de calor  que si no se controla, destruye un motor en cuestión de pocos minutos. Controlar estas altas temperaturas es el trabajo del Sistema de Refrigeración de nuestro coche.
El sistema de refrigeración de los coches modernos moderna no ha cambiado mucho desde los sistemas de refrigeración usados en el Ford modelo T en los años 20.  Por supuesto los sistemas se han vuelto infinitamente más fiables  y eficientes, pero el sistema de refrigeración básico todavía se compone de líquido refrigerante que circula a través del motor, luego hacia el radiador para ser enfriado por el flujo de aire que entra a través de la rejilla frontal del vehículo y una vez frío recorre nuevamente el interior del motor atrapando calor.
Un sistema de refrigeración debe ser capaz de  mantener el motor a una temperatura constante aunque la temperatura exterior sea de 10 grados bajo cero o 40 grados sobre cero. Si la temperatura del motor es demasiado baja, subirá  el consumo de combustible y aumentarán tanto el desgaste como las emisiones. Si el motor se calienta demasiado durante demasiado tiempo, el motor se autodestruirá.
¿Cómo funciona un sistema de refrigeración?
En realidad, en los coches hay dos sistemas de enfriamiento: Refrigeración líquida y refrigeración por aire. Motores refrigerados por aire se encuentran en  coches más antiguos, como el Volkswagen escarabajo original, algunos modelos de Porsche, de Ford y algunos, pocos, más. Muchas motocicletas modernas usan refrigeración por aire, pero en su mayor parte, los automóviles y los camiones utilizan sistemas enfriados por líquidos. Nos centraremos en esos sistemas.
El sistema de refrigeración se compone de tuberías dentro del bloque y cabezas del motor, una bomba de agua para hacer circular el líquido de refrigeración, un termostato para controlar la temperatura del refrigerante, un radiador para enfriar el refrigerante, una tapa del radiador para controlar la presión en el sistema, y ​​algunos elementos de fontanería como la interconexión de los manguitos para transferir el líquido refrigerante desde el motor al radiador y también al sistema de calefacción del coche, donde se utiliza refrigerante caliente para calentar el interior del vehículo en un día frío.
Un sistema de refrigeración funciona mediante el envío de un refrigerante líquido frío a través de tuberías en el bloque del motor. A medida que el refrigerante fluye a través de estas tuberías y pasadizos, recoge el calor del motor. El fluido cuando está caliente va través de una manguera de caucho al radiador, en la parte delantera del coche. A medida que fluye a través de tubos delgados en el radiador, el líquido caliente se enfría por el flujo de aire que entra por la parte delantera del coche. Una vez que el fluido se enfría, vuelve al motor para absorber más calor. La bomba de agua tiene la tarea de mantener el fluido en movimiento a través de este sistema de tuberías y pasadizos.
Un termostato, que está colocado entre el motor y el radiador, se asegura de que el refrigerante se mantiene por encima de una cierta temperatura preestablecida. Si la temperatura del refrigerante cae por debajo de esta temperatura, el termostato hace que el flujo de refrigerante vaya directamente de vuelta al motor sin pasar por el radiador. El refrigerante continuará circulando de esta manera hasta que alcanza una temperatura preestablecida, en cuyo punto, el termostato abre una válvula y permite que el refrigerante pase a través del radiador para enfriarse.
Con el fin de evitar que el refrigerante llegue a su punto de ebullición, el sistema de refrigeración funciona presurizado. Bajo presión, el punto de ebullición del refrigerante se eleva considerablemente. Sin embargo, demasiada presión hará que las mangueras de caucho o las conexiones del circuito puedan estallar, por lo que es necesario un sistema que alivie la presión si excede de cierto punto. El trabajo de mantenimiento de la presión en el sistema de refrigeración lo hace la tapa del radiador. La tapa está diseñada para liberar la presión si se alcanza el límite superior establecido para el sistema. Hasta hace unos 30 años, el sistema liberaba líquido, generalmente convertido en vapor, directamente al exterior. Desde entonces, se añadió un sistema para capturar cualquier fluido liberado y almacenarlo temporalmente en un depósito conectado al sistema. Este líquido vuelve al sistema de refrigeración cuando el motor se enfría. 
 Circulación del Refrigerante

El refrigerante sigue una trayectoria que comienza en la bomba de agua, desde donde sale al motor, que recorre través de tuberías y pasadizos recogiendo el calor producido por los cilindros. A continuación, fluye hacia arriba a la cabeza del cilindro (o cabezas, si es un motor tipo “V”) donde recoge más calor de las cámaras de combustión. Entonces fluye hacia fuera pasando por el termostato (si se abre el termostato para permitir que el fluido pase), a través del manguito superior del radiador y entra en el radiador. El refrigerante fluye a través de los tubos aplanados y delgados que componen el núcleo del radiador y es enfriado por el flujo de aire que entra por la parte delantera del compartimento del motor.. A partir de ahí, fluye fuera del radiador, a través del manguito inferior del radiador y de vuelta a la bomba de agua. En este momento, el refrigerante está frío y listo para repetir el ciclo recogiendo más calor del motor.

Cada sistema está diseñado para el tipo y el tamaño del motor y la carga de trabajo que se espera deba soportar. Obviamente, el sistema de refrigeración de un motor más potente, por ejemplo un V8, es más grande que el de un coche compacto con un pequeño motor de 4 cilindros. En un vehículo grande, el radiador es más grande, con muchos más tuberías para que el refrigerante fluya y se enfríe. El radiador es también más ancho y más alto para capturar más flujo de aire.
El anticongelante

El refrigerante que corre por el motor y las tuberías asociadas, debe ser capaz de soportar temperaturas bajo cero sin congelarse. También debe ser capaz de manejar las temperaturas del motor, unos 250 grados, sin hervir. Una tarea difícil para cualquier fluido, pero eso no es todo. El fluido también debe contener inhibidores de óxido y un lubricante.
El refrigerante en los vehículos de hoy en día es una mezcla de etilenglicol (anticongelante) y agua. La proporción recomendada está relacionada con el clima en que se usa el coche. Para España, un 30% o 40% de etilenglicol va bien. Este es el mínimo recomendado para uso en motores de automóviles. Si pone menos anticongelante, el punto de ebullición sería demasiado bajo. En ciertos climas donde las temperaturas pueden ir muy por debajo de cero, es adecuado tener hasta un 75% de anticongelante y 25% de agua, pero no más que eso. El anticongelante puro no funcionaría correctamente y puede causar problemas.
El anticongelante es venenoso y debe mantenerse alejado de las personas y los animales, especialmente perros y gatos, que son atraídos por el sabor dulce. El glicol de etileno, si se ingiere, se formará cristales de oxalato de calcio en los riñones que pueden causar insuficiencia renal aguda y muerte.
Los componentes de un sistema de refrigeración
  • ·         El radiador
  • ·         Ventilador del Radiador
  • ·         Tapa del Radiador
  • ·         Bomba de agua
  • ·         Termostato
  • ·         Sistema de bypass
  • ·         Sellos
  • ·         Juntas
  • ·         Calentador
  • ·         Mangueras

El radiador

El radiador generalmente consta de tubos de aluminio aplastados, con láminas de aluminio que zigzaguean entre los tubos. Estas láminas, o aletas de transferencia de calor extraen el calor del refrigerante y lo expulsan mediante el aire que traspasa el radiador. En cada extremo del núcleo del radiador hay un depósito, por lo general hecho de plástico, que cubre los extremos del radiador.

En la mayoría de los radiadores modernos, los tubos corren horizontalmente,  llevando depósitos de plástico a ambos lados. En otros coches, los tubos corren en forma vertical con los depósitos en la parte superior e inferior. En los vehículos más antiguos, el núcleo era de cobre y los depósitos eran de bronce. El nuevo sistema de aluminio-plástico es mucho más eficiente, y también más barato de producir. En radiadores con tapas de plástico, hay juntas entre el cuerpo de aluminio y los depósitos de plástico, para sellar el sistema y evitar que el fluido se escape. En radiadores antiguos de cobre y latón, los depósitos eran soldados con el fin de sellar el radiador.
Los depósitos, ya sean de plástico o de latón, tienen cada uno una conexión. Una va montada en la parte superior del radiador para permitir que el líquido refrigerante entre al radiador. Otra conexión va en la parte inferior del radiador para permitir que el líquido refrigerante vuelva al motor. En la parte superior suele haber también una abertura adicional que se cierra con la tapa del radiador.
Los ventiladores del radiador
En la parte trasera del radiador se monta una estructura compuesta por uno o dos ventiladores eléctricos diseñada para ayudar a enfriar el radiador.  

Estos ventiladores mantienen un flujo de aire que pasa a través de la radiador cuando el vehículo va lento o se detiene con el motor en marcha. Si estos ventiladores dejaran de trabajar, cada vez que el coche se detenga o reduzca mucho su velocidad, la temperatura del motor aumentaría mucho. En sistemas más antiguos, el ventilador va conectado a la parte frontal de la bomba de agua y giraba cada vez que el motor estaba en marcha, ya que era impulsado por una correa de ventilador en lugar de un motor eléctrico. 

 Los ventiladores eléctricos son controlados actualmente por el ordenador del vehículo. Un sensor  controla la temperatura del motor y envía esta información al ordenador. El equipo determina si el ventilador debe estar encendido y acciona el relé correspondiente si es necesario flujo de aire adicional a través del radiador.
Tapa de presión y depósito de reserva


Como todo líquido, cuando el refrigerante se calienta, se expande. Dado que el sistema de refrigeración está sellado, esta expansión produce un aumento de presión en el sistema de refrigeración, que es normal y contemplado en el diseño. Cuando el refrigerante está bajo presión, la temperatura en que el líquido comienza a hervir es considerablemente mayor. Esta presión, junto con el punto de ebullición más alto del glicol de etileno, permite que el refrigerante llegue sin problemas, de forma segura, a temperaturas superiores a 250 grados.

La tapa de presión del radiador es un dispositivo simple que mantiene la presión en el sistema de refrigeración hasta el punto para el cual haya sido diseñada. Si la presión acumulada es mayor que el punto de presión establecido, actúa una válvula de resorte para liberar presión.
Cuando la presión del sistema de refrigeración alcanza el punto en que la tapa tiene que liberar el exceso de presión, una pequeña cantidad de refrigerante se purga. Podría suceder durante una parada en un día muy caliente, o si el sistema de refrigeración no funciona correctamente. Si se libera presión en estas condiciones, no hay un sistema para capturar el refrigerante liberado. Puesto que ahora hay menos refrigerante en el sistema, se forma un vacío parcial. La tapa del radiador en estos sistemas cerrados tiene una válvula secundaria para permitir que el vacío en el sistema de enfriamiento extraiga refrigerante desde el depósito de reserva (como tirar del émbolo hacia atrás en una aguja hipodérmica).  Por lo general hay marcas en un costado del depósito de plástico marcado  Lleno-Caliente y Lleno-Frío. Dependiendo de la temperatura del motor, el refrigerante debe estar en una de estas dos marcas.

Bomba de agua

La bomba de agua es un dispositivo simple que mantiene el refrigerante en movimiento mientras el motor está en marcha. Se monta normalmente en la parte delantera del motor y gira siempre que el motor está en marcha. La bomba de agua es impulsada por el motor a través de la correa de distribución o de la correa de servicio.

La bomba de agua se compone de una carcasa, por lo general, de hierro fundido o aluminio fundido y un impulsor montado en un eje, con una polea unida al eje exterior del cuerpo de la bomba. Un sello mantiene el líquido en el interior de la carcasa de la bomba. El impulsor utiliza la fuerza centrífuga para extraer el refrigerante desde el radiador y enviarlo a presión hacia el bloque del motor. Hay una junta para sellar la bomba de agua al bloque del motor y evitar que el refrigerante que fluye se escape.
Termostato

El termostato es simplemente una válvula que mide la temperatura del refrigerante. S la temperatura es muy alta se abre para permitir que el refrigerante fluya a través del radiador. Si el líquido refrigerante no está suficientemente caliente, el flujo hacia el radiador está bloqueado y el fluido se dirige a un sistema de derivación que permite que el refrigerante para vuelva directamente al motor. El sistema de derivación permite que el refrigerante se mantenga en movimiento a través del motor para equilibrar la temperatura y evitar puntos calientes. Debido a que el flujo hacia el radiador está bloqueado, el motor alcanza la temperatura de funcionamiento antes y, en un día frío, permitirá que la calefacción comience a suministrar aire caliente al interior más rápidamente.

Desde la década de 1970, los termostatos se han calibrado para mantener la temperatura del refrigerante por encima de 192 a 195 grados. Antes de eso, 180 termostatos grado eran la norma. Esto porque se descubrió que si el motor funciona a  temperaturas más altas, se reducen las emisiones, la condensación de humedad en el interior del motor se quema rápidamente extendiendo la vida del motor, y la combustión es más completa, lo que mejora la economía de combustible.

El corazón de un termostato es una copa de sellado de cobre que contiene cera y una pastilla de metal. Cuando el termostato se calienta, la cera caliente se expande, empujando un pistón contra un muelle para abrir la válvula y permitir que el refrigerante circule.
Hay una creencia errónea por la cual algunas personas piensan que si quitan el termostato podrán resolver problemas de sobrecalentamiento. Esto no podría estar más lejos de la verdad. La extracción del termostato permitir la circulación no controlada del refrigerante en todo el sistema. Es posible que el refrigerante se mueva tan rápido, que no se enfríe correctamente cuando pase a través del radiador, por lo que el motor puede funcionar incluso más caliente que antes bajo ciertas condiciones.  En los vehículos controlados por ordenador, éste controla la temperatura del motor y regula el uso de combustible en base a esa temperatura. Si el motor no alcanza la temperatura de funcionamiento, no habrá economía de combustible.
 Sistema de Bypass

Este es un pasaje que permite que el refrigerante se desvíe del radiador y de regreso directamente de vuelta al motor. Generalmente se utiliza una manguera de goma, o un tubo de acero. Cuando el termostato está cerrado, el refrigerante se dirige a esta derivación y se canaliza de vuelta a la bomba de agua, que envía el refrigerante de nuevo en el motor sin ser enfriado por el radiador.

Sellos

Cuando se fabrica un bloque de motor, una arena especial se moldea con la forma de los pasos del refrigerante en el interior del bloque del motor. Esta escultura de arena se coloca dentro de un molde de hierro fundido o aluminio y se vierte metal líquido para formar el bloque del motor. Cuando se enfría,  la arena se afloja y se elimina a través de los agujeros del bloque del motor dejando abiertos los pasadizos por donde fluirá el refrigerante. Obviamente, si no se tapan estos agujeros, el refrigerante se perderá.

Estos agujeros se tapan con sellos. Estos sellos son discos de acero que se ajustan a presión en los agujeros  del bloque del motor y normalmente duran toda la vida del motor sin problemas.  Mucha gente utiliza agua para enfriar el motor y muchas veces esta agua se ha congelado dentro de motor. Cuando esto sucede, la presión del agua congelada aumenta, y los sellos saltan para liberar presión y evitar que el bloque del motor se agriete.  

Juntas colector de admisión


Todos los motores de combustión interna tienen un bloque de motor y una o dos cabezas de cilindros. Las superficies de contacto donde el bloque y la cabeza se encuentran, lleva un ajuste de precisión, pero muchas veces, a pesar del cuidado en ensamblarlas, no puede evitarse que líquido refrigerante o gases de combustión  escapen por la unión de ambas piezas.

Con el fin de sellar esta unión, utilizamos una junta de culata, que cumple varias funciones. La principal es mantener la presión de combustión en cada cilindro. Aceite y refrigerante debe fluir fácilmente entre el bloque y la cabeza, y es trabajo de la junta mantener estos fluidos sin escapes.
Las juntas de culata generalmente fallan si el motor se recalienta durante un período sostenido de tiempo. Esto es más común en los motores con cabezas de aluminio fundido, que son ahora casi todos los motores modernos. 

Una vez que el refrigerante o gases de combustión se escapan por la unión, el material de la junta se daña hasta un punto en que ya no sellará. Esto provoca fugas en varias áreas, por ejemplo:
·         Gases de combustión podrían filtrarse en el circuito del refrigerante causando una presión excesiva en el sistema de refrigeración.
·         Líquido refrigerante podría filtrarse en la cámara de combustión, causando a menudo una nube de humo blanco por el tubo de escape. 
·         Otros problemas tales como mezcla de aceite y refrigerante.
Una forma de saber si una junta de culata falla es con una prueba de fugas de gases de combustión en el radiador. Esta es una prueba química que determina si hay gases de combustión en el refrigerante del motor. Otra forma es quitar las bujías y girar el motor mientras se ve por aspersión de agua a partir de uno o más orificios de las bujías. Una vez que el técnico ha determinado que una junta de culata debe ser reemplazado, una estimación se da para piezas y mano de obra. El técnico después explicar que puede haber cargos adicionales después de que el motor se abre si se encuentra más daño.
Calefacción

El refrigerante caliente también se utiliza para proporcionar calor al interior del vehículo cuando sea necesario. Este es un sistema simple y directo que incluye un núcleo, que se parece a una pequeña 

versión de un radiador, conectado al sistema de refrigeración con un par de manguitos de caucho. Un manguito trae refrigerante caliente de la bomba de agua a la base del núcelo y el otro devuelve el refrigerante a la parte superior del motor. Por lo general hay una válvula de control del calentador en una de las mangueras para bloquear el flujo de refrigerante hacia el núcleo del calentador cuando sea necesario. Un ventilador extrae el aire a través del núcleo del calentador y la dirige a través de los conductos de calefacción al interior del coche. La temperatura está regulada por una compuerta que mezcla aire exterior fresco, o a veces l aire acondicionado, con el aire caliente que viene desde el núcleo del calentador. Esta compuerta de mezcla permite controlar la temperatura del aire que entra en el interior. Otras puertas le permiten dirigir el aire caliente a través de los diferentes conductos existentes en el interior del habitáculo del coche.

Manguitos

Hay varios manguitos, o mangueras de caucho que componen la instalación de tuberías que conectan los componentes del sistema de refrigeración. Las principales mangueras son las del radiador, superior e inferior. Estas dos mangueras son de aproximadamente 2 pulgadas de diámetro y permiten que el refrigerante se mueva directamente entre el motor y el radiador.  

Dos mangueras adicionales, llamadas mangueras de calefacción, suministran refrigerante caliente desde el motor a la base del calefactor. Estas mangueras son de aproximadamente 1 pulgada de diámetro. Una de estas mangueras puede tener una válvula de control para bloquear el paso del refrigerante caliente cuando se ajusta el aire acondicionado. Una quinta manguera, llamada de derivación, se utiliza para hacer circular el refrigerante a través del motor, sin pasar por el radiador, cuando el termostato está cerrado. Algunos motores llevan una manguera de goma y otros pueden utilizar un tubo de metal,  o tener un paso integrado en el frontal de la carcasa.

Estas mangueras están diseñadas para soportar la presión del sistema de refrigeración. Debido a esto, están sujetas a desgaste y, eventualmente, puede requerir la sustitución como parte del mantenimiento del coche. Si la goma está empezando a parecer seca y agrietada, o se vuelve suave y esponjosa, es hora de reemplazarlas. Las principales mangueras del radiador suelen estar diseñadas con una forma que permita sortear obstáculos sin retorcimientos. Al comprar repuestos, asegúrese de que están diseñados para encajar en su vehículo.
Hay una manguera pequeña de goma que se extiende desde el cuello del radiador a la botella de reserva. Esto permite que el refrigerante que se libera por la tapa de presión se envíe al depósito de reserva. Esta manguera de caucho es de aproximadamente un cuarto de pulgada de diámetro y, normalmente, no es parte del sistema presurizado. Una vez que el motor está frío, el líquido refrigerante vuelve al radiador por la misma manguera.

Mantenimiento General

Un motor que se recalienta, rápidamente se autodestruye. Mantener el sistema de refrigeración funcionando adecuadamente es muy importante para la vida del motor.

La tarea más importante de mantenimiento es reemplazar periódicamente el líquido refrigerante. La razón es que anticongelante tiene una serie de aditivos que están diseñados para prevenir la corrosión en el sistema de refrigeración, y estos aditivos tienen una vida útil de unos dos años.  La corrosión tiende a aumentar cuando varios tipos de metales interactúan unos con otros. La corrosión con el tiempo se acumula y empieza a obstruir los tubos delgados del núcleo del radiador y del calentador, provocando el sobrecalentamiento del motor. 
 Inspección visual del Sistema:

Las mangueras del radiador y mangueras de calefacción se puedan inspeccionar fácilmente con sólo abrir el capó. Usted debe revisar que las mangueras no tienen grietas y que no hay ningún abultamiento o hinchazón en los extremos. Si hay alguna señal de problemas, la manguera debe ser reemplazada inmediatamente.

Las mangueras de calefacción son generalmente tramos rectos y no están moldeados, por lo que una manguera universal pude funcionar bien y muchas veces es lo único que hay disponible. En este caso asegúrese de que utiliza el diámetro interior correcto. Para cualquiera de las mangueras del radiador o las mangueras de calefacción, asegúrese de pasar la manguera de reemplazo de la misma manera que estaba la original. Coloque la manguera a distancia de cualquier obstrucción que puede dañarla y utilice siempre nuevas abrazaderas. Después de rellenar el sistema de refrigeración con refrigerante, hacer una prueba de presión para asegurarse de que no hay fugas.
En los coches modernos, la bomba de agua es a menudo impulsada por la correa de distribución. Esta correa tiene generalmente una vida específica, y cuando llega a su fin debe ser reemplazada para asegurarse de que no fallará.  Dado que la mano de obra para reemplazar esta correa puede ser cara, es una buena idea reemplazar la bomba de agua al mismo tiempo que se sustituye la correa. Esto se debe a que el 90 por ciento de la mano de obra para reemplazar una bomba de agua ya se ha hecho para reemplazar la correa de distribución. 



No hay comentarios:

Publicar un comentario