Sistemas de Refrigeración del Motor: Funcionamiento y Componentes Esenciales

Objetivo de la Refrigeración del Motor

El objetivo principal de la refrigeración es mantener la temperatura óptima en las diferentes partes del motor, evitando que esté demasiado caliente o demasiado frío. Es crucial que esta temperatura se alcance lo antes posible y se mantenga constante, ya que un motor frío aumenta significativamente el consumo de combustible.

Mejoras en la Eficiencia de Refrigeración

Las mejoras en los sistemas de refrigeración se centran en el aumento de la conductividad térmica de los materiales y en la optimización de las superficies de contacto con el fluido refrigerante.

Tipos de Sistemas de Refrigeración

Refrigeración por Aire

Este sistema se utiliza principalmente en motores de poca cilindrada. La refrigeración se produce cuando el aire entra en contacto directo con las partes exteriores del motor.

Modalidades de Refrigeración por Aire:

• Aire de Marcha del Vehículo: El motor se sitúa fuera del vano motor y se refrigera por el movimiento del vehículo. El aire entra en contacto con las aletas de refrigeración, por lo que su eficiencia depende directamente de la velocidad del vehículo.
• Forzada de Aire: Se emplea cuando el motor se encuentra encerrado. Dispone de un ventilador y, en ocasiones, una válvula termostática para controlar la temperatura. Es común en motocicletas.

Ventajas de la Refrigeración por Aire:

• Aumento del rendimiento.
• Menos averías y menor necesidad de mantenimiento.
• Menor peso y coste.
• Rapidez en alcanzar la temperatura de régimen.

Desventajas de la Refrigeración por Aire:

• Dificultad en la regulación de la temperatura.
• A veces necesita un radiador de aceite adicional.
• Genera más ruido.
• Mayor juego de montaje en frío.
• Es menos eficiente y más difícil de controlar en comparación con otros sistemas.

Refrigeración por Líquido

Este sistema combina la acción de un líquido refrigerante y el aire. Los cilindros y cámaras del motor son rodeados por el líquido refrigerante, que absorbe el calor. Posteriormente, el radiador enfría este líquido mediante el aire y lo devuelve al circuito.

Modalidades de Refrigeración por Líquido:

• Termosifón: Actualmente en desuso. Se basa en corrientes de convección, donde el movimiento del líquido se produce de forma natural debido a las diferencias de densidad por temperatura. La velocidad del líquido es lenta, lo que requiere radiadores de gran tamaño.
• Por Bomba y Presurizada: La circulación del líquido es forzada por una bomba accionada por el motor. Permite el uso de radiadores más pequeños y una mayor velocidad del líquido. Además, el sistema opera a una presión más alta que la atmosférica para aumentar la temperatura de ebullición del refrigerante, mejorando la eficiencia.

Ventajas de la Refrigeración por Líquido:

• Mayor control de la temperatura.
• Menor juego de montaje.
• Menor ruido.

Desventajas de la Refrigeración por Líquido:

• Mayor necesidad de mantenimiento.
• Mayores costes iniciales.
• Mayor volumen y peso del sistema.

Componentes Clave del Sistema de Refrigeración por Líquido

Para una comprensión visual, se pueden identificar los siguientes elementos en un esquema o dibujo:

• Radiador: Encargado de disipar el calor.
• Válvula de Alivio: Generalmente ubicada en el tapón del radiador o del depósito de expansión.
• Electroventilador: Ayuda a la disipación de calor.
• Bomba de Agua: Impulsa el líquido (a menudo cerca de la culata).
• Manguito de Aspiración: Conecta la bomba.
• Termostato: Regula el flujo (usualmente en la admisión).
• Radiador de la Calefacción: Parte del sistema de climatización (a menudo cerca de la caja de cambios).
• Manguitos de Conexión: Conectan los diferentes componentes (ej. desde la aspiración hacia el radiador de la calefacción, del termostato al radiador, del radiador de la calefacción a la aspiración).

Un esquema simplificado de los componentes principales incluiría:

• Depósito de Expansión
• Radiador
• Caja del Termostato
• Bomba de Agua
• Bloque de Cilindros
• Culata

Nota: La secuencia "F CT C R" podría referirse a un diagrama específico o abreviaturas internas.

Líquido Refrigerante

Agua:

El agua pura, aunque es un buen conductor de calor, presenta serias desventajas como refrigerante:

• Se congela a 0°C, aumentando su volumen y pudiendo producir grietas en el motor o el radiador.
• Puede provocar corrosión y ataque químico en los componentes metálicos del sistema.

Anticongelante:

Los líquidos anticongelantes están formulados para superar las limitaciones del agua, ofreciendo:

• Un punto de congelación muy bajo y un punto de ebullición alto.
• Propiedades anticorrosivas, desincrustantes y antiespumantes.
• Reducida toxicidad y viscosidad adecuada.
• Compatibilidad con elastómeros (juntas y manguitos).
• Buena conductividad térmica.

Generalmente, a mayor concentración de etilenglicol, mejores son sus prestaciones.

Bomba de Agua

La bomba de agua es la encargada de forzar la circulación del líquido refrigerante a través de todo el circuito. Su movimiento se realiza mediante una transmisión por correa, y el caudal de líquido que bombea es directamente proporcional al régimen de giro del motor.

Radiador

El radiador es el componente principal encargado de transferir el calor del líquido refrigerante al aire ambiente. Se conecta al motor mediante manguitos de caucho flexible.

Tipos de Flujo del Radiador:

• Flujo Vertical: El líquido circula de forma vertical a través del radiador.
• Flujo Transversal: El líquido circula de forma horizontal, permitiendo una menor altura del radiador.

Configuraciones del Radiador:

• Tubular (con aletas): Ofrece una mayor superficie de contacto para la disipación del calor.
• De Panal: Proporciona una mayor capacidad de refrigerante y una disipación eficiente.

Termostato

El termostato es el componente clave encargado de regular la temperatura de funcionamiento del motor. Actúa como una válvula que controla el paso del líquido refrigerante entre el motor y el radiador.

El tipo más utilizado es el de cápsula de cera. Este mecanismo se dilata con el calor, abriendo la válvula y permitiendo el flujo del refrigerante hacia el radiador. Suele llevar un purgador de funcionamiento que permite la evacuación de bolsas de aire del sistema.

Depósito de Expansión

El depósito de expansión tiene la función de absorber el aumento de volumen del líquido refrigerante cuando este se calienta. Es un recipiente hermético que, para evitar reventar por la presión, incorpora una válvula de sobrepresión y una válvula de depresión. Estas válvulas pueden estar integradas en el tapón del radiador o en el propio tapón del vaso de expansión.

Ventilador

El ventilador genera una corriente de aire que enfría el radiador y, por extensión, el motor. Puede ser de tipo soplante o aspirante, dependiendo de su ubicación en el sistema.

Tipos de Ventiladores:

• Electroventilador: Es controlado por un termocontacto o la unidad de control del motor. Las mejoras incluyen sistemas de dos velocidades y control eléctrico. En configuraciones de doble electroventilador, la puesta en marcha puede ser escalonada.
• Ventilador Viscoso: Común en motores longitudinales. La correa del motor mueve la bomba de agua y el ventilador. Este tipo de ventilador incorpora un mecanismo con silicona que regula la velocidad del ventilador según la temperatura del motor, acoplando o desacoplando el ventilador del giro del motor.

Elementos de Control y Monitorización del Sistema

• Indicador de Temperatura: Puede ser un testigo luminoso o un medidor en el cuadro de instrumentos, a menudo basado en un sensor NTC (Negative Temperature Coefficient).
• Indicador de Cantidad de Refrigerante: Alerta sobre niveles bajos de refrigerante en el sistema.