SISTEMAS DO MOTOR DE REFRIGERAÇÃO DE COMBUSTÃO INTERNA

SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO DOS MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA

Introdução

A presença de um sistema de refrigeração é fundamental nos motores de combustão interna pois a queima do combustível nos cilindros liberta grande quantidade de calor o que conduziria à deformação e "gripagem" dos órgãos do motor; o rendimento máximo dos motores de ciclo Diesel é de ± 35% o que significa que ± 65% da energia é dissipada nos gases de escape e pelo sistema de refrigeração.

Sistemas de refrigeração

Relativamente aos diferentes tipos de sistemas de refrigeração estes são divididos conforme o fluído transportador de calor em:

- por água;

- por ar;

- por óleo.

Sistemas de refrigeração indireta por água

Nos motores refrigerados por água o bloco motor e a cabeça do motor apresentam cavidades, por onde circula a água, que estão ligadas a um radiador, por onde se perde a maior parte do calor; esta perda é acelerada pela corrente de ar promovida pelo ventilador e pela bomba de água que aumenta a velocidade de deslocamento desta (refrigeração por circulação forçada); o deslocamento da água provocado apenas pela diferença de temperatura não é suficiente.

Figura 1- Representação de um circuito de refrigeração por água de um motor de quatro cilindros.

1- Tampão 2- Radiador 3- Ligação de borracha 4- Termóstato 5- Bomba de água 6- Circulação de água 7- Palhetas 8- Ventilador 9- Torneira 10- Ligação de borracha.

Nestes sistemas as camisas húmidas dos cilindros têm um efeito insonorizante sendo a água utilizada para aquecimento da cabine.

Relativamente ao radiador, que funciona assim como um permutador de calor onde a água quente é arrefecida pelo ar, apresenta um grande número de pequenos canais por onde aquela passa. Este elemento apresenta dois depósitos, um superior e outro inferior, entrando no primeiro a água proveniente do motor, saindo do segundo a água para o motor; estes depósitos estão ligados por pequenos tubos, que podem ser planos, ter palhetas ou em forma de ninho de abelhas, que são atravessados pelo ar.

Figura 2- Esquema de um radiador

A- Vista geral de um radiador

B- Corte transversal de um radiador

1- Tubo de descarga.

Como se pode observar na figura 2 o radiador para além do tampão de enchimento, tem uma torneira colocada no fundo do depósito inferior, para vazamento do líquido, e um tubo de descarga para que a água em excesso saia e se mantenha a comunicação com a atmosfera; nos circuitos selados este tubo está ligado ao vaso de expansão. O tampão de enchimento apresenta uma válvula que impede a comunicação do interior do radiador com o tubo de descarga, fazendo com que exista uma certa pressão no interior do radiador o que permite uma elevação da temperatura de ebulição, diminuindo as perdas das soluções anticongelantes.

O ventilador, cuja função é forçar a passagem de ar pelo radiador, encontra-se geralmente montado na extremidade anterior do mesmo veio da bomba de água, que tem também um tambor de gornes (polea trapezoidal) que é acionado por uma outra correia montada na extremidade anterior da cambota, através de uma correia trapezoidal, que aciona também o alternador. Nos automóveis mais recentes o acionamento da ventoinha é feita electricamente a partir de determinada temperatura no circuito de refrigeração.

Em relação às bombas de água, que são geralmente do tipo centrífugo, são constituídas por um tambor com palhetas, que roda dentro de um corpo (cárter), entrando a água pelo centro sendo projectada, pela força centrífuga, para a periferia por onde sai para a conduta que a leva ao motor.

Figura 3- Representação da bomba de água.

1- Rolamentos 2- Corpo da bomba 3- Turbina 4- Mola 5- Eixo 6- Saída da água 7- Manga de apoio 8- Ventilador 9- Polea.

Para além dos elementos mencionados existe uma válvula acionada por um termóstato que a mantém fechada, quando a temperatura da água é inferior a ± 85o, abrindo-a para temperaturas superiores; quando a válvula se encontra aberta a água passa para o radiador. O termóstato, que está colocado na conduta que liga a cabeça do motor à parte superior do radiador, permite assim que o motor atinja mais rapidamente a temperatura de funcionamento, mantendo-a depois constante. A indicação da temperatura de funcionamento é dada por um indicador de temperatura colocado no painel de instrumentos.

Figura 4- Representação de um termóstato fole

1- Válvula 2- Conduta 3- Corpo do termóstato 4- Colar 5- Fole

Relativamente aos principais tipos de termóstatos existem os de fole e os de cera; o primeiro consiste de uma caixa metálica, fechada, de paredes muito delgadas, em forma de fole, que contem um líquido muito volátil, que se encontra no estado líquido a baixa temperatura mas, quando a temperatura da água sobe, expande-se; na primeira situação o líquido não exerce nenhuma pressão nas paredes mas quando a temperatura sobe exerce-se uma pressão suficiente para alargar o fole. Os termóstatos de cera são pouco utilizados.

Do que foi exposto constata-se que o sistema de refrigeração está em comunicação com a atmosfera, para se evitar sobrepressões resultantes do aquecimento do líquido refrigerante, que conduziriam a perdas, especialmente dos produtos anticongelantes, pelo que se aconselha verificar regularmente a quantidade de água e renová-la com certa frequência para repor a concentração daqueles produtos. Para evitar este problema, a aplicação de vasos de expansão (refrigeração por circulação forçada com circuito selado) tem-se tornado uma prática corrente, pois permite visualizar o nível do líquido refrigerador e não permite perdas por evaporação; este nível, em virtude da água se encontrar sob pressão, o que torna seguro o funcionamento do motor a ± 100 oC, varia em função da dilatação e contração da água, não devendo, no entanto, ser inferior à marca do nível mínimo quando o motor está frio, nem