Refrigeración En Motores

Refrigeración

La combustión produce en los motores de combustión temperaturas entre los 1700°C y los 2500°C. Una parte del calor es absorbido por:

• Las paredes del cilindro y por el pistón-

• La culata-

• Las válvulas.

Si estas partes no están debidamente refrigeradas pueden alcanzar temperaturas tan elevadas como para producir daños que perjudiquen el funcionamiento del motor.

Se tienen los siguientes valores establecidos de las temperaturas dentro del cilindro.

 Paredes del cilindro 200°C---230°C

 Pistón 240°C---320°C

 Paredes de la cámara Del origen de 250°C

 Válvula de escape 700°C---760°C

Por estas temperaturas se tiene la necesidad de contar con un sistema de refrigeración.

Objetivo de refrigeración

La refrigeración tiene como objetivo eliminar el calor absorbido por los órganos del motor que están en contacto con los gases calientes de la combustión, a un ritmo tal que las temperaturas del metal de dichos órganos se mantenga en valores adecuados, tanto para su resistencia como para el óptimo funcionamiento del motor.

Para lo anterior se cuenta con los siguientes criterios:

• Hay que enfriar solo lo correcto.

• No hay que enfriar de más, pero tampoco menos.

• Hay un punto óptimo de funcionamiento.

En los motores de combustión interna se pueden tener dos tipos de insertos en el cilindro estos llamados camisas y pueden ser:

• Camisa seca

• Camisa húmeda

La camisa húmeda, llamada así ya que tiene contacto directo con el refrigerante del motor en el monoblock. Por lo tanto las de camisa seca no tienen contacto con el refrigerante. (Véase figura 7.1).

Se tiene que las temperaturas ya sean altas o bajas causan fenómenos en algunas partes del motor.

En esta parte veremos lo que causan las altas y bajas temperaturas, respectivamente.

Altas temperaturas

• Debilitamiento de la resistencia mecánica y deformaciones en las partes del motor sujetas a ellas, particularmente cuando son aleaciones ligeras, (émbolos de aluminio).

• Cambios en la estructura química y características físicas del aceite lubricante, que puede provocar:

 Desgastes anormales.

 Depósitos de carbón.

 Adhesión de anillos.

• Formación de puntos calientes dentro de la cámara de combustión que originan pre encendido fuera de tiempo y detonación.

Bajas temperaturas

• Una baja viscosidad en el aceite lubricante y por consiguiente mayores pérdidas de rozamiento.

• Mayor desgaste de los cilindros.

• Aumento en la corrosión, al condensarse el agua y mezclarse con el SO2 produce ácidos corrosivos.

• En los motores Otto que la gasolina no se vaporice provocando una combustión incompleta, los residuos de la gasolina provocan fallas de lubricación en el cilindro.

• Baja eficiencia del ciclo por haber mayores pérdidas de calor a través de las paredes refrigeradas.

Mecanismos de refrigeración

El motor cede calor al medio refrigerante, que generalmente es agua, que actúa como agente intermedio entre el motor y el aire, para mover el refrigerante se necesita una bomba, en algunas ocasiones el refrigerante suele ser agua con alcoholes para evitar la congelación y aditivos para evitar la corrosión.

Un ejemplo sencillo en los motores tipo Otto, se tiene que el fluido que pasa por el motor absorbe calor el cual lo transporta a un radiador para ser enfriado y de nuevo circular dentro del motor.

Requisitos de un buen sistema de refrigeración

• Correcta extracción del calor del interior del motor.

• Suficiente capacidad de transporte por parte del fluido.

• Mecanismo adecuado para entregar el calor extraído a la fuente receptora.

En el sistema de refrigeración se tienen los siguientes elementos.

• Bomba de agua

• Radiador

• Ventilador

• Medidor de temperatura a la salida del radiador

• Control termostático

• Tuberías

(Véase la figura 7.2)

Se tienen ventajas y desventajas en este sistema, las cuales se nombraran a continuación.

Ventajas

• Mínimo gasto del flujo de agua

• Se puede usar agua de la calidad que uno quiera con refrigerante.

• Menos depósitos de incrustaciones en las camisas.

• Aumenta la turbulencia y mejora la refrigeración.

• Mejora la refrigeración por los bajos T.

• Por todo lo anterior la refrigeración es uniforme.

Desventajas

• Mayor costo en relación a un sistema de aire

• Mayor peso

• Mayor mantenimiento

Anexos de figuras

Anexo de figuras de refrigeración

Figura 7.1

Figura 7.2 Esquema de un sistema de refrigeración por liquido de un motor

Referencias

• Motores de combustión interna alternativos. Editorial reverté. Universidad Politécnica de Valencia.

• Introducción a los motores de combustión interna alternativos. Autor (Andrés Melgar Bachiller). Departamento de Ingeniería Energética y Fluidomecánica. Universidad de Valladolid.

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