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La Vida 脷til del Motor – Refrigeraci贸n
Este bolet铆n es el trabajo de Richard Widman de Widman International SRL, Santa Cruz, Bolivia, escrito para informar a los ingenieros del da帽o causado por las pr谩cticas tradicionales en los talleres del pa铆s. Es el resumen de a帽os de an谩lisis de aceites y estudios de problemas de motores en Bolivia.
Este es el quinto de una serie de boletines donde revelaremos los secretos de la vida larga para los equipos automotrices e industriales. En este bolet铆n hablaremos de las temperaturas 贸ptimas para la combusti贸n, los requerimientos de refrigeraci贸n de los motores, las condiciones operacionales, los h谩bitos tradicionales de los talleres que causan da帽os al motor y que aumentan los costos de operaci贸n, frecuencia de reparaciones y las tecnolog铆as disponibles para mantener el motor en su punto de eficiencia.
En boletines anteriores hablamos de los efectos de contaminaci贸n en los motores y las transmisiones incluyendo los requerimientos de lubricaci贸n. Tambi茅n cubrimos las caracter铆sticas de grasa y su uso en rodamientos. Todos los boletines est谩n disponibles en nuestra p谩gina Web: www.widman.biz
El sistema de refrigeraci贸n del motor de combusti贸n interna est谩 dise帽ada para proveer a帽os de servicio sin otra necesidad que el cambio peri贸dico del Refrigerante, manteniendo la temperatura del motor en el rango necesario para aprovechar su m谩xima vida 煤til.
El dise帽o del motor.
Los motores de combusti贸n interna est谩n dise帽ados para operar eficientemente por un largo tiempo mientras se mantenga la temperatura interna entre 82潞C y 100潞C. Existe un punto 贸ptimo de temperatura en cada marca, pero todos est谩n dentro de este rango.
Si operamos con la temperatura por encima de este rango:
- Corremos el riesgo de reducir la viscosidad del aceite, disminuyendo la protecci贸n al desgaste
- Provocamos incremento de fricci贸n entre las piezas m贸viles.
- Incrementamos el calentamiento de las piezas.
- Causamos tecleo por encender el combustible en el cilindro antes de tiempo.
Si operamos con una temperatura por debajo de este rango:
- Aumentamos el consumo de combustible porque el sistema ajusta la mezcla para la temperatura del motor.
- Acumulamos agua en el aceite como residuo de la combusti贸n, causando corrosi贸n, herrumbre, formaci贸n de lodos, taponamiento del filtro de aceite y por ende la circulaci贸n de aceite “sucio” por el motor.
- Aumentamos el consumo de aceite y desgaste de piezas porque ellas est谩n dise帽adas para expandir hasta su tama帽o y tolerancia normal cuando est谩n en el rango correcto de temperatura.
- Reducimos la potencia del motor por la p茅rdida de compresi贸n (punto 3) y la falta de temperatura para una combusti贸n eficiente.
- Causamos herrumbre en el sistema de escape por la falta de evaporaci贸n del agua residual de la combusti贸n.
- Causamos dep贸sitos de nitraci贸n, carb贸n y barniz en las v谩lvulas, buj铆as y pistones.
Efectos de la altura (sobre el nivel del mar) en el refrigerante y el sistema.
 El punto de ebullici贸n del agua var铆a en diferentes partes del pa铆s de acuerdo a la altitud, encontr谩ndose entre 85潞C a 99潞C. Si no mantenemos el sistema trabajando como fue dise帽ado, tendremos problemas de p茅rdida de agua y sobrecalentamiento del motor.
El sistema de refrigeraci贸n est谩 dise帽ado para operar presurizado a 15 psi (1 bar). Esta presi贸n est谩 determinada por el dise帽o de la tapa del radiador. La tapa correcta sube la temperatura de ebullici贸n del agua 25潞C, compensando por una parte la eficiencia que perdemos por estar sobre el nivel del mar. Un mec谩nico me dijo una vez que para evitar problemas de rotura de radiadores, hay que dejar la tapa suelta. Esto ocasiona una baja del punto de ebullici贸n y problemas de p茅rdida de agua y posibles da帽os severos. La tapa tiene que sellar bien contra el cuello del radiador y mantener la presi贸n correcta.
El refrigerante, cuando es correctamente mezclado con el agua aumenta la temperatura de ebullici贸n 16.7潞C m谩s. Cuando combinamos la tapa correcta y un buen refrigerante, tenemos una ventaja de casi 42潞C para compensar por la altura o la temperatura del ambiente.
La Necesidad del Sistema de Refrigeraci贸n.
 Cuando quemamos combustible aprovechamos aproximadamente 30% de su energ铆a para mover el veh铆culo, generar luz o mover nuestra maquina. Lo dem谩s se convierte en calor: 33% pasa por el ca帽o de escape, 7% al medio ambiente por el contacto con el aire, y 30% va al agua y el aceite para ser absorbido por el sistema de refrigeraci贸n.
Para que 茅ste sistema trabaje eficientemente, tiene que estar libre de corrosi贸n, obst谩culos, y lodos. Un poco de corrosi贸n restringe la circulaci贸n, causa cavitaci贸n y evita la transferencia del calor de la combusti贸n al agua.
Componentes del sistema.
La vida del motor depende de la funcionalidad de todos los componentes del sistema al 100% de su capacidad. No podemos anular partes del sistema y esperar los mismos resultados. El Mantenimiento Proactivo demanda que busquemos eficiencia en cada componente para garantizar la vida del motor:
 El Radiador.- El radiador viene dise帽ado de f谩brica para el tama帽o y la carga anticipada del motor. Si lo reemplazamos con un radiador m谩s peque帽o, tendremos problemas de refrigeraci贸n. Si se tapa con residuos de corrosi贸n, pierde eficiencia y sobrecalienta el motor. Hay que evitar la corrosi贸n. La foto corresponde al radiador de un cami贸n con 600,000 kil贸metros de recorrido usando un refrigerante de 煤ltima generaci贸n que utiliza Carboxilatos.
El radiador tambi茅n pierde su eficiencia por aletas dobladas o bloqueadas por insectos y barro acumulados, o por que el mec谩nico bloquea partes da帽adas en vez de arreglarlas o reemplazarlas.
La Tapa del radiador.- Es un componente cr铆tico para el funcionamiento del sistema. Si su resorte esta da帽ado, la goma gastada 贸 seca, no mantiene la presi贸n necesaria para evitar la ebullici贸n.
El dep贸sito de expansi贸n.- Muchos sistemas utilizan un dep贸sito para recibir el exceso refrigerante generado por la expansi贸n del mismo, permitiendo su retorno al radiador cuando el sistema se enfr铆a. Cuando el sistema no cuenta con 茅ste elemento, requiere un colch贸n de aire en la parte superior del radiador para comprimirse en el calor, absorbiendo la diferencia de volumen.
 La Bomba de agua.- La bomba de agua gira con la misma velocidad que el motor, por un engranaje o polea. El exceso de agua empujado vuelve directamente al radiador. Cuando la bomba sufre de cavitaci贸n, corrosi贸n o abrasi贸n, pierde eficiencia. Evitaremos estos da帽os si aplicamos un buen refrigerante en el sistema y facilitaremos la circulaci贸n del agua. En esta foto podemos ver la cavitaci贸n causada por el movimiento del agua por las aletas de la bomba al no ser protegida con un buen refrigerante/anti-corrosivo.
El Termostato.- Tal como un atleta que tiene que calentarse antes de correr, el termostato funciona para calentar el motor antes de trabajar y lo mantiene a la temperatura 贸ptima para su trabajo. As铆 el termostato es el controlador de la temperatura.
Cuando la temperatura del motor se acerca a la temperatura nominal del termostato (normalmente 80潞C), este empieza a abrirse, dejando pasar un poco de agua para mezclarse con el agua caliente e iniciar el proceso de refrigeraci贸n. Cuando el motor se calienta totalmente, el termostato se abre a plenitud, controlando la velocidad de circulaci贸n del agua.
Cuando el motor est谩 caliente y no est谩 colocado el termostato, el agua pasa por el bloque demasiado r谩pido sin tener una transferencia eficiente de temperatura, ocasionando el sobrecalentamiento del motor.
Si la temperatura ambiente baja la temperatura del motor por debajo de 80潞C, el termostato se sierra manteniendo la temperatura correcta para la quema eficiente del combustible.
El termostato de 80潞C normalmente empieza ha abrirse a 80潞C y queda totalmente abierto despu茅s de los 93潞C. Esto garantiza que el motor trabaje en su rango de temperatura ideal.
驴Por qu茅 nuestros mec谩nicos eliminan los termostatos de los motores?
  Aparentemente creen que saben m谩s que los ingenieros de Toyota, Nissan, Volvo, etc. Muchos creen que el motor deber铆a operar lo m谩s fr铆o posible. Algunos dicen que se trancan (Si operamos solamente con agua, habr谩 corrosi贸n y esto puede acontecer.) Otros dicen que se rompe la culata cuando el termostato se abre y deja pasar el agua fr铆a (La rotura de la culata normalmente proviene del no utilizar un torqu铆metro al armar el motor). En las dos fotos de la derecha, podemos ver la corrosi贸n de un termostato con pocos kil贸metros de recorrido y otro de un cami贸n con 600,000 kil贸metros con la protecci贸n de un refrigerante de 煤ltima generaci贸n que utiliza Carboxilatos.
 El problema de la eliminaci贸n de termostatos se vuelve m谩s cr铆tico con la conversi贸n del motor a GNC o GLP.- Cuando el motor a gas trabaja por debajo de 82潞C los pistones y las v谩lvulas se llenan de dep贸sitos blancos por la nitraci贸n del aceite. Las fotos corresponden a un motor Chevrolet convertido a GNC. Estos dep贸sitos son totalmente controlables con un mantenimiento proactivo.
 Muchos mec谩nicos piensan que esto es el “resecado” del motor por el gas y quieren desarmar el motor con frecuencia para eliminar 茅stos dep贸sitos. La soluci贸n para ello es restituir el termostato y utilizar un aceite de m谩xima calidad para motor a gasolina API SL. Los mejores resultados vienen de un aceite API SL con aceite b谩sico Grupo II 贸 superior.
Los Conductos.- Los conductos recorren por el motor, tratando de absorber todo el calor posible. Entre m谩s corrosi贸n y obstrucciones se encuentren (a veces el exceso de selladores de empaquetaduras o empaquetaduras mal fabricadas), menos ser谩 la circulaci贸n y menor el calor que llevar谩 al radiador para ser disipado.
El Ventilador.- El ventilador es un elemento cr铆tico en el sistema de refrigeraci贸n a velocidades inferiores a 70 km/h. Sobre 茅sta velocidad, el flujo de aire act煤a con la misma eficiencia hasta el punto de que la fuerza requerida para pasar por el viento causa demasiado estr茅s al motor y se calienta mas. Si la correa del ventilador est谩 seca o gastada, el ventilador no gira a la velocidad correcta, reduciendo la eficiencia del radiador. Algunos autos tienen ventiladores el茅ctricos que operan con su propio termostato o sensor de temperatura, activando el ventilador cuando requiere y manteni茅ndolo girando despu茅s de apagar el motor hasta que se enfr铆a el sistema.
Las Mangueras.- Las mangueras forman una parte importante en el sistema. Por falla de una manguera se puede perder todo el refrigerante y posiblemente fundir el motor. La manguera de salida del radiador es reforzada para resistir la succi贸n creada por la bomba.
Los Refrigerantes:
Hay varias opciones de refrigerantes para circular en el sistema:
- Agua.
- “Agua verde” (vendida en la mayor铆a de puestos).
- Refrigerante/Anticongelante/Anticorrosivo tradicional a base de etil茅nglicol (normalmente Verde o Amarillo).
- Refrigerante/Anticongelante/Anticorrosivo a base de etil茅nglicol y Carboxilatos (normalmente Anaranjado o Rojo).
Vemos los efectos de las cuatro opciones:
- El uso de agua sola es la peor posible. El agua act煤a como electrolito entre el sitio an贸dico y el 谩rea cat贸dica, causando corrosi贸n. Esta corrosi贸n ocurre m谩s en 谩reas donde hay diferencias de presi贸n y la tendencia de formar cavitaci贸n. El resultado es una restricci贸n en el flujo, una reducida transferencia de calor, un tapado del radiador con residuos met谩licos y el calentamiento del motor. Con el uso de agua pura, el agua hierve 17潞C m谩s fr铆o y tenemos serios problemas de cavitaci贸n de camisas donde la expansi贸n y contracci贸n r谩pida de la camisa en el lado opuesto a la biela en cada bajada del pist贸n.Esta cavitaci贸n contin煤a hasta perforar la camisa o el bloque, obligando el due帽o a reparar el motor cuando entra agua al cilindro y al aceite. Esta cavitaci贸n o “picada” de la camisa es totalmente evitable.
- El uso de “agua verde” vendido en muchos kioscos depende de la formulaci贸n, la f谩brica y mucha informaci贸n que no se dispone. A veces es solamente agua con colorante. Cuando tienen aditivos anti-corrosivos, normalmente act煤an
 como aislante sobre toda la superficie, reduciendo la transferencia de calor del bloque al agua.
- Refrigerante/Anticongelante/Anticorrosivo tradicionales (Verde), son buenos para evitar la corrosi贸n y el congelamiento y aumentan el punto de ebullici贸n. El problema es que tiene una vida relativamente corta. Hay que reemplazarlos cada a帽o por la ca铆da de sus aditivos. Cuando se coloca con agua dura o salada, reacciona y cae sus aditivos m谩s r谩pido. Tambi茅n reduce la transferencia de calor por su acci贸n aislante como vemos en el gr谩fico de la derecha.
- Los nuevos Refrigerantes/Anticongelantes/Anticorrosivos (normalmente Rojo o Anaranjado) a base de etil茅nglicol con 谩cido carboxilato y tolitriazol, reaccionan con los metales para protegerlos solamente donde hay acci贸n corrosiva. No forman una capa total de aislante. Esto resulta en 8% m谩s transferencia de calor que los productos de formulaci贸n tradicional. Sus compuestos se mantienen por mayor tiempo, evitando el costo de reemplazarlo y el riesgo de operar despu茅s de acabada la protecci贸n.
En el pr贸ximo cuadro podemos ver con la rapidez que se separan y caen los nitritos, silicatos y fosfatos utilizados en los refrigerantes tradicionales. Estos aditivos terminan en el rodamiento de la bomba de agua, acortando la vida 煤til de la misma. En los primeros 16,000 kil贸metros 50% de sus silicatos y nitritos han ca铆do, dejando el sistema sin mucha protecci贸n contra la corrosi贸n y cavitaci贸n.
Recomendaciones.
Alcanzar bajos costos operacionales depende de un buen mantenimiento. Una de las herramientas m谩s fuertes que tenemos para bajar costos es el mantenimiento proactivo. Si queremos practicar mantenimiento proactivo con nuestros motores, debemos revisarlos todos.
- El motor que no cuenta con un termostato deber铆a entrar en prioridad para restituirlo.
- Revisar el sistema. Si hay corrosi贸n, hay que lavarlo con un producto que elimina lo que quede de la corrosi贸n, enjuagarlo con bastante agua y revisar para p茅rdidas. No se olviden de abrir la v谩lvula de calefacci贸n (si hay) para que el limpiador circule por todo el sistema.
- Revisar las aletas del radiador para asegurar que est茅n rectas y limpias, eliminando barro, insectos y da帽os causados por mec谩nicos descuidados.
- Revisar las mangueras, reemplazando las que est谩n d茅biles, secas o degradadas. No se olviden de las mangueras de la calefacci贸n si las tiene.
- Revisar las coreas, remplazando las que est谩n secas, gastadas o d茅biles.
- Colocar una mezcla de 50% Refrigerante/Anticongelante/Anticorrosivo a base de Carboxilato (como AMERICAN Extended Life Coolant/Antifreeze) y 50% agua destilada. Aunque los productos a base de carboxilato trabajan mejor que los productos tradicionales con agua dura, el uso de agua de pozo o de grifo puede traer problemas por la cantidad de sal o cloro que contienen.
- Siempre despu茅s de cambiar el agua del sistema, revise luego el nivel de agua, despu茅s que se calienta y enfr铆a el motor uno o dos ciclos. Durante ese periodo saldr谩 todo el aire atrapado y se quedar谩 lleno el sistema.
- Nunca operar con un nivel bajo de refrigerante donde se puede incorporar aire al sistema. Este aire causa la formaci贸n de substancias gelatinosas y cavitaci贸n.
- Si el sistema tiene un tanque o reservorio para almacenar el exceso de refrigerante, mantener el nivel entre m谩ximo y m铆nimo, sin destapar el radiador.
- Si el sistema no tiene un tanque separado y se llena por el mismo radiador, no trate de llenarlo hasta el cuello. Deje unos 2 cent铆metros de aire entre el cuello y la mezcla.
- Si el motor se encuentra en una situaci贸n que se est谩 calentando m谩s de lo normal:
- Apague el aire acondicionado (si hay). Esto reduce el trabajo de motor y su temperatura.
- Prenda la calefacci贸n al m谩ximo. El calor que entra a la cabina es calor que se quita del motor.
- Si se encuentra en tr谩fico y no puede moverse, apague el motor, abra el cap贸, y d茅jelo enfriar.
- Si se encuentra en la carretera, revise su velocidad. Hay una velocidad que dar谩 bastante aire al motor para enfriarlo. Pasando esa velocidad, se calienta m谩s por el trabajo que hace el motor al empujar contra el aire
- NUNCA aumente agua a un motor caliente sin tenerlo funcionando. Esto permite que el agua nueva se mezcle con el agua caliente en el radiador antes de entrar al motor.
Resumen:
La inversi贸n que tiene cada individuo o empresa en equipo o veh铆culos es apreciable. Hoy en d铆a los veh铆culos y equipos est谩n dise帽ados para proveer muchos a帽os de servicio sin reparaciones generales. Para cumplir con nuestro deber de mantenerlos tenemos que evitar su destrucci贸n por refrigerantes o lubricantes incorrectos y contaminantes del ambiente, capacitando a nuestros mec谩nicos y cambiando su mentalidad tradicional que est谩 orientada al mantenimiento correctivo hacia una actitud de mantenimiento proactivo.
Widman International SRL contribuye a la capacitaci贸n de los ingenieros y usuarios en Bolivia para mejorar su competitividad. Para mayores informaciones pr谩cticas, visite nuestra p谩gina Web: www.widman.biz
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