La refrigeracion consideraciones
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LA REFRIGERACIÓN EN EL AUTOMÓVIL CONSIDERACIONES SOBRE LA REFRIGERACIÓN
Durante el funcionamiento de un motor de explosión, se alcanzan en el interior de la cámara de explosión, en el momento de la explosión y los primeros momentos de la expansión, temperaturas del orden de los 2.000 grados centígrados.

El agua hierve a los 100 grados de temperatura, un aceite lubricante de base mineral tiene su punto de inflamación entre los 250 y los 340 °C para uno de base sintética. El acero, como base de fabricación de los cilindros y válvulas, funde alrededor de 1.400 °C y el aluminio, elemento base en que se construyen modernamente la inmensa mayoría de culatas y pistones, lo hace a una temperatura de 600 °C.

Aproximadamente, el 35% de la energía liberada en la explosión de la mezcla, es evacuada por el sistema de refrigeración transformada en calor; otro 35% se pierde por el escape y tan sólo alrededor del 30% se transforma en energía mecánica capaz de mover el motor y el vehículo automóvil. En los motores más modernos, el rendimiento térmico se ha visto mejorado, pero sigue siendo una pérdida importante de energía.

En un motor cuya temperatura de funcionamiento normal sea entre 80 y 85 °C, se estima que: con el agua a una temperatura de 40 °C, los cilindros se desgastan seis veces más de lo habitual, el consumo aumenta en un 20% y se puede perder hasta un 8% de potencia.

Los valores de temperatura máxima que pueden soportar las válvulas más expuestas, las de escape, son del orden de 750 °C. De sobrepasarse dichos valores aparecen problemas de corrosión y de resistencia mecánica en los asientos, siendo alrededor de 400 °C la temperatura alcanzada en el vástago y la guía de la válvula. En las válvulas de admisión se alcanzan hasta los 250 °C en su asiento.

La temperatura máxima admisible en los pistones es del orden de los 300 °C ya que temperaturas superiores pueden provocar deformaciones permanentes de los mismos.

Asimismo, las paredes de la cámara de explosión, no han de sobrepasar los 250 °C con el fin de que no se presenten puntos calientes que podrían provocar efectos no deseados de autoencendido o detonación.

En las paredes del cilindro, aun en la parte más alta de éste, no pueden sobrepasarse los 250 °C con el fin de no romper la película de lubricante o cambios de estado de éste que ocasionarían residuos carbonosos, consumo de aceite y un elevado desgaste. Con sólo estas consideraciones previas, se puede establecer que:
El sistema de refrigeración debe evacuar gran cantidad de calor de una forma rápida, eficaz y controlada.
No ha de evacuarse más calor que el estrictamente necesario para un correcto funcionamiento del motor, puesto que la calidad de la combustión y el correcto efecto de lubricación y por tanto de antidesgaste del motor se consigue a unas determinadas temperaturas.
La transmisión del calor, desde la parte central de la cámara de explosión, se produce por convección en un primer momento y luego por conducción a través de un medio que puede ser líquido o gaseoso.

Del sistema de refrigeración empleado, de su diseño y de su rendimiento, dependerá pues el rendimiento y durabilidad del motor.

SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN
Dos son los sistemas más empleados para la refrigeración de motores: la refrigeración
mediante un fluido líquido y la que se sirve de un fluido gaseoso para su finalidad. En realidad, ninguno de los dos sistemas es utilizado en una concepción pura en los modernos automóviles y habría que hablar de:
Motores de refrigeración forzada de aire. Sólo en las motocicletas de pequeña cilindrada encontramos una refrigeración directa por aire.
Motores de refrigeración mixta líquido refrigerante anticongelante y aire, sellado y bajo presión.

Las prestaciones y exigencias de los motores actuales han hecho obsoletos los antiguos sistemas de termosifón y de circulación forzada mediante bomba del elemento refrigerante.

Asimismo, no podemos hablar de refrigeración por agua ya que las exigencias de los modernos circuitos y materiales con que están construidos los motores imponen el uso de líquidos refrigerantesanticongelantes de mayores prestaciones que el agua para el funcionamiento del motor en una más amplia gama de temperatura ambiente.

También ha pasado a otro plano histórico el tener que rehacer el nivel de agua casi diariamente y sometiendo el circuito a presión además se consiguen mayores prestaciones al poder aumentar la temperatura de funcionamiento del motor.

ELEMENTOS DEL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN
El sistema que se puede llegar a describir en este apartado es un sistema genérico, para un motor Diesel o gasolina, de un automóvil moderno con refrigeración mixta. Cada vehículo cuenta además con sus propias particularidades pero que no difieren en términos generales de funcionamiento.

Las cámaras de refrigeración Estas cámaras, practicadas tanto en el bloque motor como en la culata, rodean la cámara de combustión, los cilindros, los asientos de las bujías, de las válvulas y sus guías, y en su caso, aquellas partes que están más en contacto directo con los gases de escape.
Bloque de camisas secas. Aquellos en que el agua de refrigeración no entra en contacto directo con las paredes del cilindro por donde se desliza el pistón. Los cilindros los constituyen unos forros introducidos a presión en el cilindro fundido alrededor del cual circula el refrigerante.

REFRIGERACIÓN ELÉCTRICA
La termogestión electrónica, cuyas primeras aplicaciones comienzan a aparecer, tiene por objetivo la regulación de la temperatura del líquido de refrigeración a un valor optimizado, en función del estado de carga del motor. Un dispositivo que alcanzará su más alto nivel de sofisticación en 2005.

¿ Por que la termogestion ?
El único control aplicado al circuito de refrigeración de los vehículos convencionales, es un termostato mecánico equipado con una cápsula de cera termodilatable e insensible a los cambios de presión. En función de las variaciones de temperatura, la cápsula del termostato cierra la circulación de agua hacia el radiador de refrigeración: el calentamiento se efectúa más rápidamente. Es el único control.

Pero un motor de automóvil funciona en condiciones climáticas y cargas muy variables. La necesidad de obtener una refrigeración adaptada en toda la escala de potencia y de carga del motor obliga a implantar una regulación electrónica fina. Los sistemas de refrigeración clásicos son dimensionados con relación a las condiciones de funcionamiento térmico más desfavorables (régimen motor máximo, plena carga y baja convección). Por ello, el circuito de refrigeración está sobredimensionado para una utilización normal del vehículo. En trayectos inferiores a 3 km (47% de la utilización normal de un vehículo), el consumo medio es un 80 % mayor que para en los trayectos cuya distancia está comprendida entre 10 y 50 km.

En un motor diesel, tipo HDi, entre un arranque en frio (20°C) y un arranque en caliente (90°C), se observa una diferencia del 10 al 15 % del consumo. La gestión térmica del motor es preponderante en el tratamiento y la repartición de estos contaminantes. Además, los sistemas de depolución modernos necesitan temperaturas de por lo menos 200°C para funcionar.

Los parámetros térmicos de los motores no están optimizados, provocando una degradación de las prestaciones, del consumo, del nivel de emisiones contaminantes y del confort térmico del habitáculo. Nos enfrentamos a dos objetivos contradictorios, ya que hace falta obtener rápidamente temperaturas más elevadas en la escala de carga parcial al ralentí, y más bajas en la escala de plena carga.

Con relación a los vehículos tradicionales, un motor modificado sobre el concepto de la termogestión alcanza su temperatura de servicio más rápidamente, después de un arranque en frío, lo que reduce las emisiones al escape. Una de las vías de mejora de la depolución es la optimización de los arranques en frío y de las fases de calentamiento.

Al ralentí y a carga parcial, la termogestión permite una temperatura más elevada del motor. La menor viscosidad del aceite que resulta de ello, reduce las pérdidas de carga del motor y genera una disminución del consumo con relación a los motores tradicionales que, en este estado de funcionamiento, están subenfriados.

Con una carga elevada del motor, por contra, la temperatura del refrigerante disminuye más rápidamente e incluso en caso de aceleración repentina a pleno gas, no aparecen puntas de temperatura; esto salvaguarda al motor y puede contribuir a una mayor duración de los aceites. La termogestión contribuye igualmente a tener intervalos de mantenimiento más largos. Además, el aire admitido está menos caliente, lo que genera un aumento de potencia.

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