Técnicas del automóvil motores

De lo expuesto hasta aquí se deduce que el sistema de refrigeración debe permitir un rápido ca­ lentamiento de! motor hasta alcanzar la temperatura ideal de fiincionamiento y, luego, producir un enfriamiento suficiente pero no excesivo. En general, es conveniente trabajar con temperaturas lo más próximas posible a las máximas admisibles, pues una excesiva refrigeración conlleva un des­ censo del rendimiento térmico del motor. Con las bajas temperaturas, el combustible no se vapori­ za correctamente, resultando una mezcla deficiente que no se quema totalmente en la fase de com­ bustión. Además, en estas mismas condiciones de temperatura, el aceite es más viscoso, dando un mayor rozamiento. Se ha comprobado que los mayores desgastes de un motor tienen lugar con el funcionamiento a bajas temperaturas, hasta alcanzar la de régimen. Las temperaturas de funcionamiento normal de un motor actual son del orden de los 100 “C, pero en los nuevos motores que están apareciendo en el mercado se está aumentando aún más esa temperatura para mejorar los consumos de combustible y reducir los niveles de emisiones contaminantes. Hoy en día existen multitud de motores cuyas temperaturas de régimen se aproximan a los 120 °C. En un motor de combustión interna se evacúa mediante el sistema de refrigeración aproxi­ madamente un 30% del calor total desarrollado en la combustión. Un 35% es evacuado median­ te los gases de escape y el 35% restante del calor generado es convertido en trabajo útil, estando en correlativa interdependencia con las dimensiones y condiciones de utilización del motor. El calor pasa desde los gases a las paredes metálicas por convección. A través de éstas se transmite por conducción, y de ellas al fluido refrigerante pasa otra vez por convección. La can­ tidad de calor que pasa a través de las superficies metálicas es directamente proporcional al área de estas superficies, a la diferencia de temperaturas entre las superficies y a la conductividad del metal; e inversamente proporcional al espesor de la pared. La transmisión de calor de un gas a una pared puede determinarse con la expresión: Q = kATS, donde Q es el calor transmitido expresado en kcal, AT la diferencia de temperaturas entre la pared y el gas en °C, k el coeficiente de transmisión de calor en kcal/m^ “C-h, y 5 el área de la superficie de transmisión en m‘. En los motores de combustión interna, estas tres magnitudes varían constantemente en el ciclo y, además, k y AT cambian, no solamente en el tiempo, sino en cada punto. Los valores del coeficiente de transmisión del calor son función de la turbulencia y densidad del gas, las cuales, a su vez, dependen del diseño del motor, de su velocidad de rota­ ción y condiciones de carga, por lo cual, el calor que se ha de disipar crece con la carga y el régimen, siendo mayor para los motores dotados de grandes superficies de transmisión con res­ pecto a su cilindrada. La evacuación del calor tiene lugar por medio de un fluido líquido (agua) o gaseoso (aire), que lame las paredes que se han de refrigerar. De aquí que podamos distinguir dos tipos de mo­ tores atendiendo a su sistema de refrigeración: a) Motores refrigerados por agua y, b) Motores refrigerados por aire. 8.2 REFRIGERACION POR AGUA El sistema de refrigeración generalmente utilizado en los motores para aplicaciones automo­ vilísticas, dispone la circulación de un líquido a base de agua, a través de las cámaras formadas alrededor de las paredes de los cilindros y cámaras de combustión en la culata (zonas sombrea­ das en la Figura 8.1), de las que toma el calor, evacuándolo de estas zonas. En el circuito se inserta un radiador, donde el líquido refrigerante a su paso transmite al aire ambiente el calor absorbido en el motor. Las paredes de los recintos que envuelven las diversas cámaras de cilindros y culata deben ser del menor espesor posible y presentar una gran superficie de contacto al líquido de la refri­ geración, que en su circulación se calienta al contacto con estas paredes, de las que evacúa el calor. En los motores de combustión, el sistema de refrigeración adoptado es el de recuperación