Refrigeración del Motor

El motor obtiene su potencia por la quema de combustible. Este combustible puede ser Gasolina, Diesel, GNC o GLP.

Al quemar el combustible, también se produce calor. Este calor se combina con el calor generado por fricción de las piezas en movimiento adentro del motor.

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Para su buen funcionamiento, la temperatura del motor debería ser entre 80ºC y 100ºC. Solamente 30% del calor es aprovechado como energía. Todo lo demás del calor generado tiene que ser eliminado. 7% de este calor normalmente se disipa al medio ambiente, 33% pasa directo por el escape, y 30% tiene que ser eliminado por el aceite y el sistema de refrigeración.

Para eliminar este exceso de calor, hay dos sistemas de refrigeración en el vehículo.

Aceite: El aceite circula por el motor, absorbiendo lo que puede del calor de combustión, fricción y el turbo. El aceite tiene que poder absorber y disipar calor fácilmente. Esto requiere un buen aceite y superficies libres de material aislante como barniz y lodo en el motor.

Agua o Refrigerante: Agua es un buen líquido para transmitir calor de un punto a otro. Pero el agua tiene tres problemas:
  • Congela a cero grados Celsius.
  • Hierve a 100ºC a nivel de mar y 84ºC en el altiplano boliviano.
  • Causa corrosión y herrumbre.
Sistema de Refrigeración
El agua circula por un sistema separado del sistema de lubricación, pasando por conductos de la culata, el bloque, y el enfriador de aceite para recibir el calor de la combustión y llevarlo a través de la bomba de agua al radiador donde puede pasar este calor al ambiente.

(pase su mouse para ver la action)
Cuando este cerrado el termostato, el agua en el radiador (en verde) se queda allí sin circular y el agua caliente (en rojo)circula dentro del bloque hasta calentarse.

Cuando se abre el termostato, el agua caliente (en rojo) pasa al radiador.
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El Termostato
El termostato mantiene el agua dentro del bloque hasta que el motor llegue a una temperatura donde pueda funcionar eficientemente, sin mayor desgaste y consumo de combustible.

Al llegar a esta temperatura, se abre la válvula del termostato, permitiendo al agua circular por el radiador para enfriarse.

Si el motor empieza a enfriarse mucho, el termostato se cierra parcialmente para reducir el flujo y mantener la temperatura. (pase su mouse para ver la action)
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Protección contra el Frío

Proteccion del refrigerante
Después de probar muchos productos en los radiadores durante muchos años, se llego a formular refrigerantes que utilizan Glicol (Etilénglicol o Propilénglicol) que son efectivos para reducir los problemas de congelamiento y ebullición. Todos los anti-congelantes/refrigerantes en el mercado utilizan uno de estos dos glicoles. Normalmente se recomienda una concentración entre 30% y 60% de Glicol para cubrir las temperaturas frías. Una concentración de 33% provee protección anti-congelante hasta –20ºC. Al aumentar la concentración hasta 68% se aumenta la protección. Pasando 68% la temperatura de congelación empieza a subir de nuevo, reduciendo la protección.

La corrosión y el herrumbre en el motor se combate con varios aditivos anti-corrosivos.
Aditivos para Combatir la Corrosión
Aditivo

Protección / Propósito

Desventaja

Fosfatos (PO4)

Acero, hierro, aluminio

Inestable y s e desgaste rápido, depósitos (causados por agua dura)

Boratos (BO4)

Hierro

Corrosivo al aluminio a altas temperaturas

Nitratos NO3

Aluminio (picaduras), soldaduras

Se salen de suspensión y causan escamas

Nitritos NO2

Hierro (cavitación)

Se gastan

Silicatos SiO3

Aluminio, Hierro, general, alguna neutralización

Se gastan rápido, forman películas y en exceso produce "pasta verde" (gel)

Ácidos Carboxílicos

Aluminio, general, estables, neutralizadores

No hay

Aditivos utilizados en las formulaciones
Químico
Otros
AMERICAN
Fosfatos

Si

No

Boratos

Si

No

Nitratos

Si

No

Silicatos

Si

No

Aminas

Si

No

Carboxilatos

No


Si

Toliltriazol

Si

Si

La Protección Tradicional

Los aditivos en los refrigerantes de la tecnología tradicional cubren todas las superficies para aislarlas y evitar esta corrosión. Es un sistema efectivo, pero este aislante también reduce la transmisión eficiente de calor.
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La Protección Tradicional

Los aditivos en los refrigerantes de la tecnología tradicional cubren todas las superficies para aislarlas y evitar esta corrosión. Es un sistema efectivo, pero este aislante también reduce la transmisión eficiente de calor.
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La Protección Nueva

Los aditivos en los refrigerantes de la nueva generación con Ácidos Carboxílicos solamente actúan para prevenir corrosión en los lugares susceptibles a la misma. Esto deja la mayoría de la superficie libre de aislantes, proveyendo mayor transferencia térmica. El etilénglicol continúa proveyendo la protección requerida en el frío y el aumento de punto de ebullición.
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La Protección contra el picado (cavitación) de bombas y camisas

La corrosión en el sistema empieza en los puntos que sufren de cavitación: La bomba de agua donde la ingestión de aire o burbujas por hervir causa cavitación en la entrada de la bomba y la camisa del cilindro en el lado opuesto a lo que recibe la fuerza de combustión.
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Esta foto muestra los conductos de agua cubiertos de escamas de herrumbre. Estas escamas reducen la transferencia de calor por el motor, taponan ductos menores cuando se desprendan, y aumentan la turbulencia del refrigerantes causando espuma y cavitación.
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Esta acumulación de escamas de herrumbre en la bomba de agua del CAT 3516 reduce la eficiencia de bombeo y causa espuma, turbulencia y cavitación.
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En el proceso normal de combustión existe una pequeña deformación de la camisa cuando el pistón es forzado hacia abajo contra la pared del cilindro y el cigüeñal. Esta pequeña deformación permite la formación de burbujas en el vacío creado en el lado opuesto. La implosión disipa energía sobre la pared del cilindro removiendo la película de oxido. Esto causa la constante reposición de los aditivos en esta parte de la camisa hasta que se agotan. Cuando no hay suficientes aditivos para volver a pegarse a la camisa, continua esta cavitación, erosión y eventualmente la perforación de la camisa y La entrada de agua al motor.
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Picado de la camisa

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Entrada de agua por el picado

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Dibujo del corte y entrada del refrigerante (rojo) por perforaciones previas

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Esta foto muestra las escamas de herrumbre que forman en los conductos del motor, causando una restricción y turbulencia en la circulación del agua. Este motor no usaba refrigerante, solo agua.

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Esta muestra la corrosión de una camisa. El agua paso por los huecos, causando una reparación total del motor

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Aquí vemos de cerca algunos de los huecos en la camisa.

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La vida útil de los aditivos

Notamos anteriormente que los refrigerantes tradicionales pierden sus aditivos relativamente rápido, quedando sin fuerza. Notamos en esta tabla que los primeros en perder su efecto son los refrigerantes con Silicatos, seguidos por los con Nitratos. Antes de los 40,000 kilómetros los Silicatos y Nitratos se encuentran a menos que 10% de su capacidad inicial.
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Los Ácidos Carboxílicos que son la base de los refrigerantes de la nueva generación se mantiene cerca de 100% de su concentración inicial después de 160,000 kilómetros. El Toliltriazol, que forma parte de ambas formulaciones baja relativamente lento, llegando a 40% de su concentración inicial en 160,000 kilómetros.
Las Ventajas de la Nueva Generación de Refrigerantes
  • Mejor desempeño
  • Protección al aluminio contra la corrosión
  • Protección a la corrosión a alta temperatura
  • Mejora en la transferencia de calor
  • Lento desgaste de formulación
  • No necesita adición de aditivos suplementarios
  • Durabilidad de componentes del sistema
  • Protección superior a las camisas
  • Mejoras en la vida de sellos de bombas
  • Evita la cavitación y corrosión en bombas de agua
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Termostato de Motor Caterpillar después de 600,000 km con Extended Life Coolant de Ácidos Carboxílicos.

El producto que provee la máxima protección es:
AMERICAN Extended Life Coolant/Antifreeze:

Diseñado especialmente para equipo pesado. Puede ser usado en equipo liviano.

  • 6 años o 500,000 kilómetros en carretera.
  • 6 años o 6,000 horas en equipo pesado
  • Libre de Fosfatos para exigencias de los fabricantes de motores europeos.
  • Libre de Silicatos para exigencias de los fabricantes de motores asiáticos.
Aprobaciones de Fabricantes

Fabricante

Prueba

Descripción

Caterpillar®

EC-1

Vida Extendida

Cummins®

85T8-2

Norma de Bajo Silicatos

GM®

1899M

Norma para sistemas sin Aluminio

GM®

6038M

Cumplimento con 1899M

GM®

1825M

Norma para sistemas sin Aluminio

TMC de ATA

1983 RP302A

Servicio Pesado

Ford®

ESE M97B44A

Norma para sistemas sin Aluminio

GSA

A-A-870

Norma para Consumidores

ASTM

D3306

Norma para Consumidores

ASTM

D-4985

Norma para Consumidores

ASTM

RP 329

Norma para Consumidores

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