Todo combustible (gasoil, nafta, gas, etc.) contiene una gran cantidad de energía. Se trata de una energía química que se libera durante la combustión en el interior del volumen del cilindro. La mezcla de aire y combustible explosiona y la energía química se transforma en calor y presión, de ahí el término "motor de combustión interna".
La particular estructura mecánica del motor transforma la energía liberada por la combustión en energía mecánica para el vehículo (o para otros objetivos, si por ejemplo, se trata de un motor para aplicaciones industriales).
Las temperaturas alcanzadas en el interior de la cámara de combustión son extremadamente elevadas y todo ese calor debe ser eliminado de algún modo, en caso contrario, el primer resultado sería un sobrecalentamiento del motor y poco después, su fusión. Para eliminar este calor generado en torno al cilindro y dentro de la cabeza del mismo, hay un gran número de canales por los que fluye el líquido de refrigeración. El líquido absorbe calor de las paredes de los conductos y se calienta. Al fluir transfiere este calor al ambiente circundante a través del radiador.
Los principales motivos por los que los motores se refrigeran mediante el líquido son dos: potencias específicas cada vez más elevadas y temperaturas de funcionamiento cada vez más altas.
La refrigeración de los motores mediante líquido permite que sean más compactos (sin las voluminosas aletas típicas de los motores refrigerados con aire) y los capacita para funcionar a temperaturas más elevadas y uniformes, lo que mejora su rendimiento general. El calor generado por la combustión del carburante en la cámara de combustión pasa al ambiente circundante siguiendo distintos caminos: con los gases de escape, por radiación y conducción al ambiente que rodea al propio motor. Solo un 25% de la energía generada es útil. O sea, se trasmite al cigüeñal del motor.
Controlar a través del sistema de refrigeración la temperatura del motor es fundamental, puesto que su correcto funcionamiento depende de que se mantenga la temperatura adecuada, ya que, las temperaturas demasiado elevadas comprometen la lubricación y los materiales del motor, mientras que las temperaturas demasiado bajas hacen trabajar al motor con una fricción excesiva y una combustión incorrecta.
Por lo tanto, la función del circuito de refrigeración del motor es mantener bajo control la temperatura del motor, ocupándose tanto del tránsito térmico como de la eliminación del calor producido en el interior del motor durante su funcionamiento.
Los primeros circuitos de refrigeración no disponían de una bomba de agua para la circulación forzada, pero la amplia sección de tubos, en combinación con el desarrollo vertical del radiador, bastaba para generar una circulación natural del agua aprovechando la diferencia de densidad a distintas temperaturas.
Esto era posible porque en el pasado los motores tenían potencias específicas muy bajas y el volumen en el interior del capo era muy amplio. Las cosas cambiaron rápidamente con el paso del tiempo. El diseño de los automóviles, los propios motores y el espacio disponible son radicalmente distintos de los que había antes. En consecuencia, los circuitos de refrigeración de los motores modernos han tenido que adaptarse y se han hecho más compactos, más eficientes y sobre todo, utilizan obligatoriamente una bomba de agua para garantizar la circulación del refrigerante.
Los circuitos de refrigeración de los motores modernos actualmente son auténticos subsistemas (con cierto grado de complejidad) de motores. El componente principal del circuito es la bomba de agua, que debe garantizar la circulación del líquido refrigerante a los largo de todo el circuito, puesto que el rendimiento global de los motores mejora especialmente al funcionar a temperaturas cada vez más altas muchos circuitos están presurizados. Esto significa que pueden funcionar a temperaturas más elevadas sin que el líquido de refrigeración alcance el punto de ebullición.
Un circuito presurizado implica radiadores de menor tamaño y mejor rendimiento, pero también temperaturas más elevadas, por lo que los materiales de todo el circuito deben elegirse cuidadosamente para que resistan las elevadas temperaturas del circuito.
Los circuitos de refrigeración, dotados de uno o más radiadores, con circuitos secundarios para la calefacción del habitáculo y en algunos casos, dotados también de un circuito para la refrigeración del turbo, tienen en el centro la bomba de agua.
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