Sistemas de Refrigeración de Motores: Principios, Tipos y Mantenimiento Clave

1. La Función de la Refrigeración en Motores

Los elementos más afectados por el calor en un motor son la parte alta del cilindro, la cabeza del pistón, la culata y las válvulas. El calor se genera durante la combustión y puede ocasionar dilataciones y deformaciones, por lo que una buena refrigeración es esencial para el correcto funcionamiento y la durabilidad del motor.

El calor se transmite a través de cuerpos sólidos, líquidos y gases, siempre desde un elemento más caliente a otro más frío. La cantidad de calor transmitida depende de varios factores clave:

• Coeficiente de conductividad del metal: La capacidad del material para conducir el calor.
• Superficie y espesor de la pared metálica: A mayor superficie y menor espesor, mejor transmisión.
• Diferencia de temperatura entre la superficie metálica y el refrigerante: Cuanto mayor sea la diferencia, más rápido se transfiere el calor.

La función principal de la refrigeración es mantener la temperatura del motor dentro de unos límites seguros que no perjudiquen a sus componentes, y al mismo tiempo, lograr un óptimo aprovechamiento del calor generado en la combustión. La temperatura ideal de funcionamiento se conoce como temperatura de régimen. Por lo tanto, el sistema de refrigeración debe alcanzar esta temperatura lo antes posible y mantenerla de forma constante.

Si la temperatura es demasiado baja, el aceite se vuelve muy viscoso, el combustible no se gasifica adecuadamente y la lubricación es deficiente, lo que puede causar un desgaste prematuro. Por el contrario, con temperaturas superiores a la óptima, la carga del cilindro empeora y aumenta significativamente el riesgo de autoencendido, afectando la eficiencia y la seguridad del motor.

2. Refrigeración por Aire

En los sistemas de refrigeración por aire, el motor cede el calor directamente al aire que entra en contacto con él. El bloque de estos motores suele estar constituido por cilindros independientes, alrededor de los cuales se disponen aletas. El objetivo de estas aletas es aumentar la superficie de contacto para que una mayor cantidad de aire pueda interactuar con las zonas calientes y disipar el calor de manera más eficiente.

Esta refrigeración puede implementarse de dos formas principales:

• Refrigeración por Aire de la Marcha:

  Se utiliza comúnmente en motocicletas. Es un sistema muy sencillo, pero su principal desventaja es que la eficacia de la refrigeración depende directamente de la velocidad del vehículo. A menor velocidad, menor flujo de aire y, por ende, menor capacidad de enfriamiento.

• Refrigeración por Aire Forzado:

  Se monta en vehículos como motocicletas tipo scooter, donde la entrada natural de aire puede ser insuficiente. Este sistema emplea un mecanismo de ventilador, generalmente movido por el cigüeñal, que canaliza un flujo de aire forzado directamente hacia los cilindros. Además, suele incorporar un termostato para regular el caudal de aire en función de la temperatura del motor, asegurando un enfriamiento más controlado.

Ventajas de la Refrigeración por Aire:

• Sencillez del sistema.
• Menor número de averías.
• Menor peso, coste y mantenimiento.
• La temperatura de régimen se alcanza más rápidamente.
• Se mantienen temperaturas de funcionamiento generalmente más altas, lo que puede mejorar la eficiencia térmica en ciertos rangos.

Desventajas de la Refrigeración por Aire:

• Las mayores temperaturas de funcionamiento obligan a aumentar el juego de montaje entre las piezas, lo que puede afectar la precisión.
• El riesgo de autoencendido es mayor.
• Empeora el llenado de los cilindros debido a la mayor temperatura del aire de admisión.
• El motor tiende a ser más ruidoso.

3. Refrigeración por Agua

El sistema de refrigeración por agua utiliza un líquido a base de agua (refrigerante) como medio de transmisión del calor. Este líquido absorbe el calor del motor y lo transporta hasta el radiador, donde es cedido al aire exterior. El proceso funciona de la siguiente manera:

1. El líquido refrigerante es impulsado por la bomba de agua a través de las canalizaciones internas del motor.
2. Pasa por las partes donde se genera y transmite calor (bloque, culata).
3. Una vez caliente, el líquido llega al radiador.
4. En el radiador, el calor es disipado al aire, que es suministrado tanto por el ventilador del motor como por el viento generado por la marcha del vehículo.

El líquido de refrigeración no solo enfría el motor; también puede emplearse para otras funciones importantes:

• Calefacción del habitáculo del vehículo.
• Calentamiento del colector de admisión para mejorar la vaporización del combustible.
• Refrigeración del aceite de engrase del motor.
• Refrigeración del fluido de la transmisión automática.

Circuito de Refrigeración Presurizado:

El circuito de refrigeración es un sistema totalmente hermético que se llena de líquido refrigerante y se purga el aire. Cuando el líquido se calienta, sufre una dilatación y, al estar en un sistema cerrado, la presión aumenta. Para compensar estos cambios de volumen y presión, se añade un vaso de expansión. La entrada y salida de este vaso se regula mediante válvulas de sobrepresión y depresión, que suelen estar dispuestas en el tapón del radiador o en el propio depósito de expansión, garantizando que la presión se mantenga dentro de límites seguros y óptimos para el funcionamiento del sistema.