Sistemas de resfriamento

Introdução

O Sistema de Refrigeração tem por objetivo dissipar calor, impedindo que os elementos mecânicos do motor atinjam temperaturas muito elevadas ao entrarem em contato com os gases da combustão.

A manutenção da temperatura ideal de funcionamento evitando o desgaste, detonação da mistura, mantendo as folgas adequadas e a viscosidade do lubrificante é de responsabilidade do sistema de refrigeração. Além do calor transmitido do fluido de trabalho, durante os cursos de compressão e expansão, uma parcela ponderável é transmitida a estrutura do cilindro e consequentemente, ao meio refrigerante, durante o processo de escape.

O atrito do pistão também constitui uma fonte de mensurável fluxo de calor. Assim, o fluxo total de calor no sistema de refrigeração é muito maior do que o fluxo de calor dos gases durante o ciclo de trabalho

ETAPA 1

PASSO 1

Sistemas de Refrigeração de Motores Internos

As temperaturas dos gases de exaustão normalmente excedem o ponto de liquefação dos materiais usados na fabricação dos pistões e paredes de cilindro.

A refrigeração é necessária para reduzir fissuras no cilindro, deformação dos pistões e outras danificações em componentes dos motores.

Meios Refrigerantes

Os meios refrigerantes usados para refrigeração dos motores de combustão são o ar e a água.O meio refrigerante entra em contato com as partes quentes do motor, absorve o calor e transfere-o para o meio ambiente. O sistema de arrefecimento é um conjunto de dispositivos eletromecânicos. Tem como função controlar a temperatura dos motores de combustão interna.

Meio refrigerante a Ar

Os meios arrefecedores usados são o ar e a água.

• O meio arrefecedor entra em contato com as partes aquecidas do motor, absorver calor e transfere para o meio ambiente.

Vantagens:

1. Torna mais simples o projeto e a construção do sistema;

2. É facilmente disponível e não requer reservatórios e tubulações fechadas para sua condução;

3. Não é corrosivo e não deixa incrustações;

4. Não se evapora e não se congela para as mais severas condições de funcionamento do motor.

Desvantagens:

1. Baixa densidade, havendo necessidade de um volume muito maior de ar do que de água para retirar 1 caloria do motor;

2. Baixo calor específico, isto é, baixa capacidade de transferir calor entre um sistema e sua vizinhança;

3. Temperatura não é uniforme no motor e ocorre a formação de “pontos quentes”;

4. Não existe um dispositivo para controlar a temperatura do motor nas diversas rotações.

O ar possui menor calor especifico que da água .

Quantidades de ar e água necessárias para retirar 1 caloria do motor.

Crédito Foto: uniquecarsandparts.

Esquema do sistema de arrefecimento a ar do VW Fusca. Neste esquema podemos ver a ventoinha e todo duto que distribui o ar para os cabeçotes aletados. Também é possível observar o termostato de controle do obturador que regula a passagem de ar para os cabeçotes.

No mercado automotivo o uso deste sistema não se estendeu por muito tempo, apenas algumas marcas como Porsche e Volkswagen foram mais longe em seu uso. Este sistema tem como maior característica sua simplicidade. Não há circulação de água dentro do motor, o arrefecimento é realizado pelo fluxo de ar que passa por ele durante o deslocamento do veículo.

A temperatura de funcionamento em motores arrefecidos a ar é maior que em motores arrefecidos a água, por sua vez o óleo lubrificante acaba por ter um importante papel na troca de calor com componentes internos, o que motivou o uso de óleos de qualidade e radiadores de óleo para esses motores.

A temperatura do óleo é monitorada por um termostato. Aletas usinadas no cabeçote garante maior área de contato com o fluxo de ar e assim um melhor arrefecimento. Embora estes motores atinjam sua faixa de temperatura de trabalho mais rapidamente, em situações de baixo ou inexistente fluxo de ar, como paradas em marcha-lenta ou subidas muito longas, o arrefecimento ficaria comprometido.

Isso não ocorre devido ao uso de uma ventoinha, que pode vir montada na árvore de manivelas, garantindo o fluxo de ar necessário para o motor. No entanto, nos momentos que o motor precisar atingir ou manter a temperatura de trabalho, como nas partidas à frio, deslocamento em alta velocidade ou descidas de montanha, utiliza-se um obturador que cessava a passagem do fluxo de ar para as aletas do cabeçote para garantir a temperatura ideal de funcionamento. A limitação deste sistema está no fato da grande variação de temperatura durante seu funcionamento, e de sua sensibilidade a variação de carga do próprio motor e da temperatura ambiente, resultando em tolerâncias de projeto maiores e óleos mais viscosos. Sua manutenção está vinculada a correia que liga a árvore de manivelas a ventoinha, e nos casos de ventoinha diretamente acoplada na árvore de manivelas, não há nenhuma manutenção.

Sistema de arrefecimento a água:

A utilização de água desmineralizada misturada na devida proporção com aditivo deu um grande salto na evolução dos motores de combustão interna. Não havia mais aquela irregularidade na temperatura de funcionamento do motor, e os motores passaram a funcionar com limites de temperatura cada vez mais estreitos.

O que certamente ajudou no aumento do binário do motor no decorrer dos anos. Entretanto, o primeiro sistema de arrefecimento a água a surgir foi o Termossifão, mas ainda era deficiente em alguns pontos.

Sistema de arrefecimento a água – termossifão:

Crédito Foto: wikipedia

Veja na foto as setas indicando a circulação