UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA ENERGAESCUELA PROFESIONAL DE MECNICA

MATEMATICA BASICA

Trabajo monogrfico: SISTEMA DE REFRIGERACIN EN LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

Docente:ROGELIO CERNA REYES

Integrantes del grupo:

CERNA HUAMAN PAOLO JUNIORRETAMOZO RIVEROS PABLOCAQUI PIZARRO ANTONY

Bellavista Callao2014

DEDICATORIA

Primeramente a dios por haber permitido llegar hasta este punto y habernos dado salud, ser el manantial de vida y darnos lo necesario para seguir adelante da a da para lograr nuestros objetivos, adems de su infinita bondad y amor.

INDICE

1.INTRODUCCIN12.RESUMEN23.SISTEMA DE REFRIGERACIN34.REFRIGERACIN34.1.REFRIGERACION POR AIRE34.2.REFRIGERACIN POR AGUA54.2.1.CIRCULACIN POR TERMOSIFN54.2.2.CIRCULACIN FORZADA64.3.ESTUDIO DE LOS ELEMENTOS QUE COMPONEN EL CIRCUITO DE REFRIGERACIN74.3.1.EL RADIADOR74.3.2.LA BOMBA DE AGUA94.3.3.EL VENTILADOR104.3.4.EL TERMOSTATO104.4.ANTICONGELANTES124.5.FALLAS134.5.1.FUGAS134.5.2.DAOS CAUSADOS POR LQUIDOS REFRIGERANTES INAPROPIADOS134.5.3.DAOS POR CAVITACIN144.5.4.DAOS POR SOBRECALENTAMIENTO144.5.5.DAOS POR CONTAMINACIN DE CUERPOS EXTRAOS154.5.6.DAOS MECNICOS164.5.7.DAOS POR CORROSIN165.CONCLUSIONES176.BIBLIOGRAFIA18

ILUSTRACIONES

Figura 1. Refrigeracin por aire4Figura 2. Agua caliente y fra (termosifn)5Figura 3. Refrigeracin por bomba6Figura 4. Funcionamiento del sistema de refrigeracin7Figura 5. Funcin de un radiador8Figura 6. Tipos de Radiador8Figura 7. Bomba de agua9Figura 8. Termostato y sus partes11Figura 9. Lquido refrigerante12Figura 10. Bomba de agua con cavitacin14Figura 11. Tuberas con quemaduras15Figura 12. Bomba de agua con huecos producido por los cuerpos extraos15Figura 13. Bomba de agua con rastros de corrosin16

1. INTRODUCCIN

La refrigeracin es una tcnica que se ha desarrollado con el transcurso del tiempo y el avance de la civilizacin; como resultado de las necesidades que la misma sociedad presenta a medida que avanza la tecnologa y la invencin en diferentes campos, contribuyendo a elevar el nivel de vida de las personas. La base sobre la que se fabrican nuevas sustancias y materiales la suministra la ciencia, siendo un tema muy interesante la seleccin de los refrigerantes, por dos razones principales: en primer lugar, los parmetros de operacin que alcanza cada uno de ellos, esto es: presin y temperatura de evaporacin y condensacin y en segundo lugar la contribucin a la destruccin de la capa de Ozono logrando aumentar el calentamiento global.Las aplicaciones de la Refrigeracin son muy numerosas, siendo una de las ms comunes la conservacin de alimento, acondicionamiento ambiental, enfriamiento de equipos y ltimamente en los desarrollos tecnolgicos de avanzada en el rea de los ordenadores.La diversidad de equipos empleados para refrigeracin y acondicionamiento de aire es muy grande, y su funcionamiento se ajusta, en trminos generales, a ciertos procesos termodinmicos tales como: evaporacin, compresin, condensacin, y expansin. Cada sistema tienes sus caractersticas particulares. Cada tipo de compresor opera segn distintos mecanismos de compresin (alternativos, rotativos, helicoidales, entre otros).Cada dispositivo de control est diseado para mantener algn parmetro de funcionamiento de un equipo entre determinados lmites, principalmente: temperaturas, presiones, acumulacin de hielo, entre otros fenmenos que se desea controlar. Algunos sistemas logran eliminar el uso de compresores valindose de procesos de absorcin, pero a su vez requieren de fuentes externas directas e indirecta, como por ejemplo energa elctrica, gas natural, vapor de agua o calor residual. As pues, la seleccin de sistemas de Refrigeracin, dependen en gran medida de cuanta carga trmica se desea extraer, del tipo de instalacin que se requiere y del costo tanto inicial como de mantenimiento.

2. RESUMENPor refrigeracin entendemos el acto de evacuar el calor de un cuerpo, o moderar su temperatura, hasta dejarla en un valor determinado o constante.La temperatura que se alcanza en los cilindros, es muy elevada, por lo que es necesario refrigerarlos.La refrigeracin es el conjunto de elementos, que tienen como misin eliminar el exceso de calor acumulado en el motor, debido a las altas temperaturas, que alcanza con las explosiones y llevarlo a travs del medio empleado, al exterior.La temperatura normal de funcionamiento oscila entre los 75 y los 90.El exceso de calor producira dilatacin y como consecuencia agarrotara las piezas mviles. Por otro lado, estropeara la capa aceitosa del engrase, por lo que el motor se girara al no ser adecuado el engrase y sufriran las piezas vitales del motor.A continuacin se presentarn conceptos bsicos y los aspectos ms destacados de losDiferentes sistemas de Refrigeracin que existen.

3. SISTEMA DE REFRIGERACIN

El sistema de refrigeracin de un motor es el encargado de mantener la temperatura ptima en todo momento y circunstancia de funcionamiento, sin importar si la temperatura ambiental es alta o baja.4. REFRIGERACINPara soportar altas temperaturas de la combustin, el motor tiene que evacuar constantemente calory se va refrigerando para evitar que sus piezas terminen por deformarse, y fundirse. No obstante, el motor debe trabajar a una temperatura alta, la misma que se tiene que tratar de mantener para optimizar su rendimiento, pues en la dilatacin de las piezas se alcanzan las dimensiones normales de funcionamiento. Actualmente, losmotoresson fabricados con distintosmaterialescon comportamientos y dilatacin diferentes, como lo son lasaleacionesdealuminioo elhierrofundido, lo hace ms complejo elcontrolde temperatura del sistema derefrigeracin. Hace aos, el circuito de refrigeracin era mucho ms simple; bastaba abrir la tapa del radiador y, si faltaba nivel, haba que llenar conagua, de cao noms.Hoy en da, la performance de los vehculos es otra, las condiciones de circulacin tambin cambiaron la carga de sistemas embarcaciones se hizo mayor y, por consiguiente, cambi el sistema de refrigeracin que ahora utiliza un lquidoespecialllamado lquido refrigerante, tambin existe refrigeracin poraire que detallaremos ms adelante . El sistema empleado por la refrigeracin de los motores, son: refrigeracin por aire, por agua y mixta.

4.1. REFRIGERACION POR AIRE

En la refrigeracin por aire el enfriamiento se obtiene mediante el barrido de los cilindros por la corriente de aire efectuada por el desplazamiento de la mquina (motos y aviones), o forzada mecnicamente. Este sistema es muy utilizado en motores de motocicletas, aviacin de baja y alta potencia y turismos de escasa potencia, debido a su menor peso, mayor fiabilidad y/o bajo coste.

Figura 1. Refrigeracin por aire

a) Ventajas: Mayor sencillez de motor. Fcil mantenimiento al reducirse el nmero de averas. Ocupa menos espacio. Menor peso. Menor costo. Seguridad al no tener partes mviles ni agua.b) Desventajas: El principal inconveniente es que el motor resulta muy ruidoso al exterior. Regulacin delicada Tendencia al recalentamiento a bajas velocidades. Irregularidad en el enfriamiento. Tiene menor potencia til.

4.2. REFRIGERACIN POR AGUAEl procedimiento generalmente empleado es el de refrigeracin por agua. la culata, vlvulas y cilindros estn rodeados por una envoltura hueca llena de agua(camisas de agua).En los motores de los barcos el agua se regenera continuamente, ya que se toma del mar y se vierte a el mismo, de forma cclica, una vez que se a calentado al circular por las camisas. En los automviles no puede hacerse esto, por lo que el agua se aprovecha enfrindola en con una corriente de aire en un radiador.La circulacin del agua del sistema de refrigeracin puede asegurarse de por dos procedimientos: por termosifn o forzada.4.2.1. CIRCULACIN POR TERMOSIFN

Sistema de refrigeracin en el que la circulacin del lquido se realiza por gravedad sin el auxilio de ninguna bomba gracias a las variaciones de densidad, y por tanto de peso especfico, que experimenta el lquido al variar la temperatura. En efecto, el agua se dilata al aumentar la temperatura y, por ello, la parte motores trmicos. Por ejemplo, un motor de explosin corriente no es ms que un ingenio termodinmico realizado de manera que retiene parte de la energa trmica producida por la combustin de la gasolinay la restituye en forma de energa motriz.

Figura 2. Agua caliente y fra (termosifn)

4.2.2. CIRCULACIN FORZADA Es el ms empleado. La circulacin del refrigerante, es impulsada a travs de unabomba centrfuga, pasa por los cilindros del bloque motor, luego por la culata, y finalmente por el radiador, donde tiene lugar el enfriamiento. Al circular el refrigerante por el panel del radiador, intercambia el calor con el aire de la marcha, o forzado por un ventilador. El lquido refrigerado regresa al motor donde comienza nuevamente el ciclo. La bomba es accionada generalmente mediantecorreasypoleas, que, en algunos casos, tambin hacen girar elventilador. En los sistemas ms modernos, el ventilador es movido por unmotor elctricocomandado por untermo contacto, y entra en funcionamiento slo cuando la temperatura del lquido lo requiere. El sistema consta de un deposito que sirve para almacenar el refrigerante y como eventual vaso de expansin. Tambin es habitual encontrar un circuito paralelo utilizado para la calefaccin del vehculo.

Figura 3. Refrigeracin por bomba

4.3. ESTUDIO DE LOS ELEMENTOS QUE COMPONEN EL CIRCUITO DE REFRIGERACINEl circuito de refrigeracin de los motores est formado principalmente por los siguientes elementos. El radiador La bomba Termostato Ventilador

Figura 4. Funcionamiento del sistema de refrigeracin

4.3.1. EL RADIADORSe conoce por radiador al dispositivo que permite intercambiar calor entre dos medios. Sirve para disipar calor de un objeto o aparato para evitar su sobrecalentamiento o para calentar un espacio o un objeto. Generalmente trabaja por conveccin, pero tambin por radiacin, a lo que debe su nombre. Se entiende por este nombre alintercambiador de calorque cede o, en ciertos casos, recibe, el calor al o del aire ambiente.Su funcionamiento consiste en ampliar la superficie de intercambio por medio de aletas, normalmente, de modo que el calor encuentre suficiente superficie de intercambio. Efectivamente, el intercambio de calor depende de la diferencia de temperaturas entre los medios que intercambian calor, en este caso el radiador y el aire ambiente, y de la superficie de intercambio. Adems, el aire que se ha calentado en la superficie, tiende, por efecto pelcula, a permanecer en las proximidades, reduciendo la diferencia de temperaturas, por lo que a menudo se recambia por aire fresco, por medio de un ventilador.

Figura 5. Funcin de un radiador

TIPOS DE RADIADOR

Figura 6. Tipos de Radiador4.3.2. LA BOMBA DE AGUA

El modelo ms usado es del tipo centrfugo, cuya parte mvil est compuesta por un plato con paletas; el agua llega por eltuboa la parte central de la bomba: las paletas, al girar, impulsan el agua con fuerza hacia fuera, obligndola a pasar a las camisas del bloque de cilindros.El movimiento para la bomba se enva desde el cigeal por la correa a la polea que acciona el ventilador, teniendo el mismo eje bomba y ventilador. Para que no haya fugas de agua por este eje, se rodea de una empaquetadura o prensa-estopas hecho de materia plstica y resbaladiza que por medio de la tuerca se oprime contra el eje, impidiendo escapes de agua. El eje de la bomba leva muchas veces un engrasador que debe atenderse con frecuencia, hacindolo funcionar diariamente (cada diez horas). Modernamente se montan las bombas con engrase interno, para toda su vida, y con un resorte que aprieta automticamente la empaquetadura, por lo que no necesitan ocuparse de engrase ni apriete.Las paletas dejan entre ellas bastante espacio para que el agua circule por termosifn aunque deje de funcionar la bomba, claro que de modo insuficiente, pero dando tiempo a que el tractorista se percate de la avera por el calentamiento progresivo del motor. Este tipo de bomba se llama tambin impulsor, que a veces tiene forma de hlice sencilla.

Figura 7. Bomba de agua4.3.3. EL VENTILADOR

Tiene por objeto activar la corriente de aire que pasa a travs del radiador durante la marcha del tractor y tambin produce esa corriente cuando elvehculoest parado, con el motor funcionando. Es una pequea hlice de varias palas; se mueve, casi siempre, por medio de una correa que recibe su giro desde una polea montada en el extremo delantero del cigeal.Como la correa se afloja el uso, es necesario disponer de un medio para templarla y que no patine. La disposicin ms corriente es en la que la correa, mandada por la polea del cigeal, mueve el eje del ventilador y de la bomba de agua que est detrs, y pasa por una tercera polea que hace girar el generador. ste va montado sobre un soporte que puede bascular alrededor de la tuerca-pivote, fijndose con la tuerca-pivote, fijndose con la tuerca en la posicin que deje suavemente atirantada la correa.El ventilador aspira la corriente de aire a travs del radiador, la hace circular alrededor del motor y, para que su circulacin sea fcil y quede bien canalizada, ha de tener salida al exterior; esto se consigue por las aberturas laterales del capo que cubre y encierra el motor, protegindole de la intemperie.

4.3.4. EL TERMOSTATOUntermostatoes el componente de un sistema de control simple que abre o cierra uncircuito elctricoen funcin de latemperatura. Su versin ms simple consiste en una lmina metlica como la que utilizan los equipos de aire acondicionado para apagar o encender el compresor.Otro ejemplo lo podemos encontrar en los motores de combustin interna, donde controlan el flujo del lquido refrigerante que regresa al radiador dependiendo de la temperatura del motor.

Figura 8. Termostato y sus partes FUNCIN DEL TERMOSTATO

Esta parte tan importante del motor es una vlvula metlica con un resorte que al calentarse con el refrigerante se abre dejando pasar flujo de este lquido al radiador. El termostato tiene indicado en su parte exterior a la temperatura que se abre y en caso de cambiarse debe ser reemplazado por uno de igual temperatura de funcionamiento.El termostato pieza tiene mucha importancia en lo que respecta al trabajo del motor, de la inyeccin del combustible y emisiones contaminantes, las fallas de esta pieza pueden ser dos: la primera es que se quede cerrada y eleve la temperatura del motor; y la segunda, que se quede abierta y baje la temperatura.En caso que se quede pegado en posicin cerrada no habr flujo hacia el radiador y se puede recalentar el motor hasta fundirlo. En el caso contrario, que se quede pegado en posicin abierta, el motor se enfriar, lo que podra desgastar el motor por friccin, ya que los metales se contraen por la temperatura. Tambin el sensor de temperatura del refrigerante al medir una baja temperatura inyectar ms combustible para compensar y, por consiguiente, las emisiones contaminantes se elevarn y el rendimiento de la gasolina disminuir de manera evidente.

4.4. ANTICONGELANTES

Losanticongelantessoncompuestosque se aaden a loslquidospara reducir su punto de solidificacin, logrando de esta forma que la mezcla resultante se congele a unatemperaturams baja. Una aplicacin tpica es aadirlos a lagasolinay eldiselpara evitar su solidificacin en invierno, as como al agua delcircuito de refrigeracinde los motores para que funcionen expuestos a temperaturas extremas. Otra aplicacin esinhibir la corrosinde los sistemas de refrigeracin que a menudo contienen una gama de metaleselectroqumicamenteincompatibles (aluminio,hierro fundido,cobre, soldadurasdeplomo, etctera). En ocasiones se prefiere el trmino agente coligativo para aludir tanto a los anticongelantes como a los anti ebullicin que tambin se emplean en climas clidos para aumentar elpunto de ebullicin.

Figura 9. Lquido refrigerante

Lo ms conveniente es usar los preparados anticongelantes que se venden en el comercio. Si son de una marca solvente, llevaran incorporados inhibidores que impiden la formacin de xido y depsitos calcreos en los conductos de radiador y camisas.

4.5. FALLASAl momento del mantenimiento del sistema de refrigeracin podemos encontrar fallas muy comunes como es el caso de:4.5.1. FUGASPor el transcurso del tiempo bajo las condiciones normales de funcionamiento, es posible que la junta del anillo deslizante aparezca pequeas cantidades de lquido o de vapor.En las bombas de agua tambin hay fugas, ello es causado por diferentes factores, por ejemplo: Desgaste normal, dependiendo en las condiciones de funcionamiento despus de aproximadamente de 50000km a 100000km. Suciedad en el sistema de refrigeracin, por ejemplo, por herrumbre, sedimentaciones, partculas de goma o plstico, que puedan penetrar en la junta de anillo deslizante. Utilizacin de lquidos inapropiados para llenar el sistema de refrigeracin o un lquido con una proporcin de mezcla equivocada, mayoritariamente con una proporcin excesiva de agua del grifo (calcificacin). Sobrepresin en el sistema de refrigeracin debido a defectos en las vlvulas de sobrepresin, situadas en la tapa del radiador. Juntas de culatas defectuosas, por las cuales pueden llegar gases de combustin a presin hasta el sistema de refrigeracin

4.5.2. DAOS CAUSADOS POR LQUIDOS REFRIGERANTES INAPROPIADOSAparte de las fugas, existen daos causados por la utilizacin de lquidos refrigerantes inapropiados, en las cuales encontramos:

4.5.3. DAOS POR CAVITACINLa cavitacin es un efecto fsico que es originado por el flujo de lquidos y los cambios de presin resultante. Los flujos intensos de lquido pueden originar burbujas de vaco, las cuales se estrellaran luego, por ejemplo contra la pared de una carcasa. Como consecuencia de ello, el lquido ser lanzado a gran velocidad contra la pared de la carcasa. El impacto continuado erosionara con el tiempo el material de la pared de la carcasa.

Figura 10. Bomba de agua con cavitacin

4.5.4. DAOS POR SOBRECALENTAMIENTOLa mayora de los daos por sobrecalentamiento se producen como consecuencia de defectos en los termostatos o ventiladores de los radiadores, y en los vehculos que tienes ms aos a causa tambin de acoplamientos hidrodinmicos defectuosos. Un acoplamiento hidrodinmico defectuoso hace que el radiador se disipe muy poco calor, debido al deficiente flujo del aire.

Figura 11. Tuberas con quemaduras4.5.5. DAOS POR CONTAMINACIN DE CUERPOS EXTRAOSLa contaminacin de cuerpos extraos es una de las causas ms frecuentes de los daos que se producen en el circuito de refrigeracin. Este tipo de contaminacin se produce por la accin de sustancias abrasivas tales como la herrumbre, la cal o la pasta de pulir. Cuando se realizan determinadas reparaciones en los motores, o cuando se usa agua sucia, por ejemplo, partculas o granos abrasivos pueden llegar a la corriente del lquido refrigerante y causar daos notables.

Figura 12. Bomba de agua con huecos producido por los cuerpos extraos4.5.6. DAOS MECNICOSEn la bomba se pueden producir graves daos si no se respetan los pares de apriete adecuados o se tensa demasiado la correa.En las reparaciones es imprescindible utilizar las herramientas y medios auxiliares apropiados. Los cojinetes de bolas y de rodillos son muy sensibles a los golpes. Las pistas de los rodamientos de los cojinetes no deben ser sometidos a cargas durante los trabajos de montaje.

4.5.7. DAOS POR CORROSINLos daos por corrosin y por calcificacin se producen sobre todo cuando el lquido refrigerante contiene mucha agua mineralizada.

Figura 13. Bomba de agua con rastros de corrosin

5. CONCLUSIONES

El sistema de refrigeracin es uno de los sistemas ms importantes ya que si ello el sistema motor o principal puede fallar y causar daos graves.Siempre hay que tener en cuenta que si no le hacemos el respectivo mantenimiento al sistema de refrigeracin para su temperatura adecuada los elementos mecnicos fallan como el termostato, los tubos metlicos, la bombilla de agua, el radiador, etc.

6. BIBLIOGRAFIA

http://www.aficionadosalamecanica.com/refrigeracion-motor.html http://www.ecured.cu/index.php/ http://megadiesel.blogspot.com/ http://www.guioteca.com/mecanica http://www.ruville.com/fileadmin/user_upload/redaktion/pdfs/Technikbroschueren/ESP/Kuehlsystem_spanisch.pdf

FIME | SISTEMA DE REFRIERACION EN LOS MOTORES DE COMUSION INTERNA2