Sistema De Refrigeración

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS

EXTENSION LATACUNGA

Integrantes:

Nivel: 4 Automotriz

Carrera: Ingeniería Automotriz

Tema: Sistema De Refrigeración

INTRODUCCIÓN

La combustión, cuando se realiza normalmente, alcanza temperaturas instantáneas que llegan a superar los 2500º C. Es por lo que los elementos del motor más próximos a la cámara de compresión se calientan, hasta el punto que pueden alcanzar temperaturas tan elevadas que podrían, si no se refrigeran, provocar su fundición. Tanto el cilindro, como el pistón, como la cámara de combustión, como las válvulas de escape requieren refrigeración, siendo estas últimas las que más dificultades ofrecen ya que para evacuar de ellas el calor sólo puede hacerse uso de sus guías y de sus asientos en la culata.

Es importante señalar que la refrigeración no debe ser excesiva, ya que si la temperatura del motor no alcanza un cierto valor, la combustión no se realiza con normalidad, lo que hace que el motor funcione sin regularidad, y el aceite lubricante resulta excesivamente viscoso, lo cual, como se verá más adelante puede ser causa de problemas en el motor. Si es demasiado alta puede causar, además de mal funcionamiento, importantes averías.

Cuando se calculan los rendimientos de un motor alternativo se obtiene que, de la energía del combustible, tan solo se aproveche del 30 al 35%, y es precisamente la refrigeración la principal causa de tan bajo rendimiento. Es por lo que el sistema de refrigeración debe ser capaz de evacuar la cantidad de calor necesaria, sin excesos ni defectos que reduzcan el aprovechamiento que de la energía del combustible hace el motor.

OBJETIVO GENERAL.

Reconocer e identificar los principios de funcionamiento del ciclo de refrigeración, así como las partes que lo conforman.

OBJETIVO ESPECIFICO.

• Analizar las partes y las funciones que cumplen cada uno de los mismos, en el sistema de refrigeración.

• Identificar los tipos de sistemas de refrigeración existentes.

• Determinar posibles fallas en el sistema de refrigeración.

• Analizar los diferentes tipos de refrigerantes.

MARCO TEORICO

Durante el funcionamiento del motor, la temperatura alcanzada en el interior de los cilindros es muy elevada, superando los 2000 ºC en el momento de la combustión. Esta temperatura, al estar por encima del punto de fusión de los metales empleados en la construcción del motor, podría causar la destrucción de los mismos.

Aunque esta temperatura sea instantánea, pues baja durante la expansión y escape de los gases, aun así la temperatura media es muy elevada, y si no se dispusiera de un buen sistema de refrigeración, para evacuar gran parte del calor producido en la explosión, la dilatación de los materiales sería tan grande que produciría en ellos agarrotamientos y deformaciones.

Por lo tanto el sistema de refrigeración tendrá que evacuar el calor producido durante la combustión hasta unos límites donde se obtenga el máximo rendimiento del motor, pero que no perjudiquen la resistencia mecánica de las piezas ni el poder lubricante de los aceites de engrase.

Los sistemas actualmente empleados para la refrigeración de los motores, tanto de gasolina como Diésel, son los siguientes:

• Refrigeración por aire

• Refrigeración por agua o mixtos

Sistemas de refrigeración

Refrigeración por aire.

Este sistema consiste en evacuar directamente el calor del motor a la atmósfera a través del aire que lo rodea. Para mejorar la conductibilidad térmica o la manera en que el motor transmite el calor a la atmósfera, estos motores se fabrican de aleación ligera y disponen sobre la carcasa exterior de unas aletas que permiten aumentar la superficie radiante de calor. La longitud de estas aletas es proporcional a la temperatura alcanzada en las diferentes zonas del cilindro, siendo, por tanto, de mayor longitud las que están más próximas a la cámara de combustión. La refrigeración por aire a su vez puede ser:

• Directa

• Forzada

Refrigeración directa

Se emplea este sistema en motocicletas, donde el motor va situado expuesto completamente al aire, efectuándose la refrigeración por el aire que hace impacto sobre las aletas durante la marcha del vehículo, siendo por tanto más eficaz la refrigeración cuanto mayor es la velocidad de desplazamiento. En la figura inferior se puede ver un motor de motocicleta de la marca BMW, con dos cilindros horizontales refrigerados por aire.

Refrigeración forzada

El sistema de refrigeración forzada por aire es utilizado en vehículos donde el motor va encerrado en la carrocería y, por tanto, con menor contacto con el aire durante su desplazamiento. Consiste en un potente ventilador movido por el propio motor, el cual crea una fuerte corriente de aire que canalizada convenientemente hacia los cilindros para obtener una eficaz refrigeración aun cuando el vehículo se desplace a marcha lenta. Este sistema de refrigeración fue utilizado por la marca Volkswagen en su mítico escarabajo, también lo utilizo Citroën en su no menos mítico 2CV y GSA.

Ventajas de este sistema:

La sencillez del sistema. Se obtiene un menor peso muerto del motor al eliminar los elementos de refrigeración

Menor entretenimiento del sistema. Se consigue al eliminar posibles averías en los elementos auxiliares de refrigeración.

El motor ocupa menor espacio. Factor importante, a tener en cuenta en vehículos pequeños y sobre todo en motocicletas, donde el espacio destinado al motor es reducido.

No está sometido a temperaturas criticas del elemento refrigerante, como ocurre en los motores que emplean el sistema de refrigeración por agua, en el que se puede producir la ebullición o congelación del agua. En este sistema se puede dimensionar las aletas o canalizar el aire convenientemente para que el caudal de aire, que atraviesa el motor, asegure una eficaz refrigeración y mantenga una temperatura optime en el motor.

Disminuye las pérdidas de calor por refrigeración. Estas pérdidas suelen ser un 18% menor que en la refrigeración por agua, obteniéndose, por tanto, un mayor rendimiento térmico.

Inconvenientes:

Los motores refrigerados por aire son más ruidosos que los refrigerados por agua. Esto es debido a que el paso del aire por las aletas de refrigeración origina un pequeño amplificador sonoro. En los refrigerados por agua, la capa líquida que circunda las camisas hace de amortiguador de los ruidos internos.

La refrigeración es irregular. Esto es debido a la influencia de la temperatura ambiente que produce un mayor calentamiento al ralentí, cuando el vehículo no se mueve o circula muy lento. Están sometidos, por lo tanto, a un mayor peligro de gripaje lo que obliga a un mayor juego de montaje entre sus elementos.

Debido a la mayor temperatura en los cilindros, la mezcla o aire aspirado se dilata. Con esto se reduce el llenado y, por tanto, la potencia útil del motor en un 6% aproximadamente.

Refrigeración por agua

Este sistema consiste en un circuito de agua, en contacto directo con las paredes de las camisas y cámaras de combustión del motor, que absorbe el calor radiado y lo transporta a un depósito refrigerante donde el líquido se enfría y vuelve al circuito para cumplir nuevamente su misión refrigerante donde el líquido se enfría y vuelve al circuito para cumplir su misión refrigerante. El circuito se establece por el interior del bloque y culata, para lo cual estas piezas se fabrican huecas, de forma que el líquido refrigerante circunde las camisas y cámaras de combustión circulando alrededor de ellas.

La circulación del agua por el circuito de refrigeración puede realizarse por "termosifón" (apenas se ha utilizado) o con circulación forzada por bomba centrífuga.

Circulación del agua por termosifón

Este sistema como se ha dicho antes, no se utiliza desde hace muchos años. El sistema está basado en la diferencia de peso entre el agua fría y caliente, de forma que el agua caliente en contacto con los cilindros y cámaras de combustión pesa menos que el agua fría del radiador, con lo cual se establece una circulación de agua del motor al radiador.

Funcionamiento

El agua caliente entra por la parte alta del radiador donde se enfría a su paso por los tubos y aletas refrigerantes en contacto con el aire de desplazamiento. El agua fría, por el aumento de peso, baja al depósito inferior del radiador y entra en el bosque, donde al irse calentando va ascendiendo por el circuito interno para salir otra vez al radiador.

La circulación del agua en el sistema es autorregulable, ya que al aumentar la temperatura del motor, aumenta también la velocidad de circulación por su circuito interno, independientemente de la velocidad de régimen del motor.

Inconvenientes del sistema

El sistema es sencillo y económico, pero, debido a la pequeña velocidad del agua en el circuito, se requiere un gran caudal, un gran volumen de líquido y mucha superficie radiante en el radiador. Esto hace que el sistema requiera piezas muy voluminosos, que ocupan gran espacio muerto en el motor, solución que no es posible en los automóviles actuales.

Circulación de agua por bomba

Este es el sistema mayormente utilizado desde hace muchos años, ofrece una refrigeración más eficaz con menor volumen de agua, ya que, debido a las

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