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CENTRO DE ESTUDIOS TECNOLOGICOS DEL MAR N°24, JAIME SABINES, PUERTO MADERO, CHIAPAS

MECANICA NAVAL

REPORTE DE SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DE AGUA DULCE Y AGUA SALADA

TITULAR ING. SALOMON CRUZ VENTURA

RESPONSABLE ALEXANDER MOLINA CIGARROA

PUERTO MADERO, CHIAPAS A 12 DE OCTUBRE DE 2018

INTRODUCCION La operación correcta del sistema de enfriamiento es fundamental para el rendimiento óptimo del motor, la buena economía de combustible y una vida larga del motor. Un sistema de enfriamiento defectuoso puede dar por resultado serios daños al motor, si no se corrige a tiempo. Es esencial comprender la operación del sistema de enfriamiento y sus componentes para diagnosticar con exactitud y dar servicio a los componentes del sistema. El sistema incluye: El sistema de enfriamiento por líquido, que en los motores de combustión interna modernos están diseñados para mantener una temperatura homogénea entre 82° y 113°C. Todos los vehículos deben cumplir los requisitos que se exigen para poder circular. El sistema de enfriamiento por aire, que en motores los sistemas modernos de enfriamiento por aire están diseñados para que los motores de combustión interna de los autos mantengan una temperatura homogénea entre 82° y 113°C. La bomba de agua y agua cruda (agua de mar), en el motor una de las características más importantes que se tienen en cuenta es la buena refrigeración, ya que si esta falla se pueden producir no solo diferencias importantes en la combustión sino roturas permanentes en la estructura y sus componentes vitales. La bomba de agua, entonces es el componente vital de este sistema, efectuando la circulación necesaria de agua y manteniéndose así el nivel de temperatura favorable. Las válvulas de alivio depresión y de vacío, están diseñadas para aliviar la presión cuando un fluido supera un límite preestablecido (presión de tarado). Su misión es evitar la explosión del sistema protegido o el fallo de un equipo o tubería por un exceso de presión. Existen también las válvulas que alivian la presión de un fluido cuando la temperatura (y, por lo tanto, la presión) supera un límite establecido por el fabricante. Los enfriadores, ya que en un motor es la parte más importante de nuestro vehículo al incluir un gran número de procesos indispensables para mantenerlo en movimiento y poder trasladarnos con facilidad. Sin embargo, debido a su relevante función, el motor se sobrecalienta necesitando alguna clase de ventilación para mantenerse en funcionamiento. Para eso contamos con el ventilador del radiador, ya que disipa todo el calor al dirigir el aire sobre la superficie del motor. Este componente apunta directamente al centro del radiador y debe enfriar el anticongelante que circula por el bloque y así reducir la temperatura del motor.

OBJETIVOS 

Determinar la operación correcta del sistema de enfriamiento, ya que el sistema de enfriamiento es fundamental para el rendimiento óptimo del motor, la buena economía de combustible y una vida larga del motor.

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Entender los diferentes tipos de sistemas de enfriamientos que existen, y así mismo, comprender el recorrido que realiza dicho sistema de enfriamiento y de igual manera las partes de cada sistema.

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Comprender lo que efectúan los diferentes tipos de bombas de enfriamiento que existen, al igual que las capacidades, maneras de circular, obligaciones y partes de cada respectiva bomba de enfriamiento que exista.

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Determinar para que están diseñadas cada una de las válvulas de enfriamiento que existen en el tapón del radiador, así como entender las misiones que ejecutan cada una de dichas válvulas.

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Comprender las funciones y los procesos que llevan a cabo los enfriadores, de igual manera que, saber la importancia de esta pieza en un motor.

 SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO

El sistema de enfriamiento del motor diesel está diseñado para poner al motor a su temperatura de operación más eficiente (tan pronto como sea posible después del arranque) y mantenerse durante todas las condiciones de trabajo. Parte del calor absorbido por el sistema de enfriamiento se emplea para calentar el interior de la cabina en tiempo frío y mantener las ventanillas sin humedad ni escarcha. El sistema de enfriamiento de un motor se basa en los principios de conducción, convención y radiación. El calor es conducido del metal que rodea los cilindros, de las válvulas y las cabezas de cilindro hacia el refrigerante en las camisas de agua del bloque y cabezas. El refrigerante caliente es extraído del bloque y las cabezas por medio de la bomba de agua hacia el radiador, donde se elimina el calor por convención. Parte del enfriamiento del motor se Ileva a cabo por medio de radiación. El flujo de aire alrededor del motor se Ileva este calor. Como cerca del 30% de la energía calorífica del combustible que se quema en un motor, así como el calor de fricción, es absorbido por el sistema de enfriamiento, todos los componentes que intervienen deben tener suficiente capacidad y estar en buenas condiciones de operación. Hay dos clasificaciones generales de sistemas de enfriamiento de motor diesel: el sistema líquido y el sistema de enfriamiento por aire. De éstos el sistema de enfriamiento liquido es mucho más común. SISTEMA DE ENFRIAMIENTO POR LIQUIDO. El sistema líquido emplea un líquido (agua o anticongelante) como el medio para absorber el calor del motor y transferirlo al radiador o intercambiador de calor. Un ventilador lanza aire a través de los tubos y aletas del radiador para disipar el calor. Una bomba centrifuga de agua circula el refrigerante a través del motor y el radiador. Una válvula de control de flujo llamada termostato determina si se permite la circulación por el radiador. La escala de aberturas por temperaturas del termostato, 160°- 185°F (71°- 85°C) aproximadamente, mantiene la temperatura de operación en esos límites.

El refrigerante del motor se usa también para controlar la temperatura del aceite lubricante por medio de un intercambio de calor del líquido a líquido o enfriador de aceite. RECORRIDO DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO POR LIQUIDO. Una banda acoplada a la polea del cigüeñal mueve la polea de la bomba de agua, ésta provoca el movimiento del líquido refrigerante del motor hacia el radiador, en él se hace pasar una corriente de aire movida por el ventilador hacia el líquido refrigerante, lo que le permite bajar su temperatura y, a través de unas mangueras, este líquido retorna hacia el motor para volver a iniciar el ciclo. El líquido que entra al motor transfiere parte del calor generado en la cámara de combustión removiéndolo de la parte superior del cilindro, de las válvulas de admisión y de escape, y del mismo cilindro a través de las camisas que lo envuelven y que forman parte del monoblock. Este líquido caliente es impulsado por la bomba de agua y enviado hacia el radiador pasando por el termostato concluyendo así el ciclo. Cuando el motor está por debajo de la temperatura de operación, el termostato bloquea el flujo de agua hacia el radiador, circulando éste solamente por las camisas de agua para elevar la temperatura de manera homogénea hasta un nivel óptimo. En días fríos el termostato permite apenas la circulación de refrigerante suficiente a través del radiador para eliminar el exceso de calor y mantener una temperatura adecuada en el motor. En días calurosos es probable que el termostato esté abierto por completo. PARTES DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO POR LIQUIDO.            

Radiador Tapón de radiador Mangueras Termostato Ventilador Tolva Bomba de agua Poleas y bandas Depósito recuperador (pulmón) Camisas de agua Intercambiador de calor (de aceite para motores a diesel) Bulbo de temperatura SISTEMA DE ENFRIAMIENTO POR AIRE.

Estos sistemas son muy confiables ya que no presentan fugas de la sustancia refrigerante pero no son tan eficientes como los que utilizan una sustancia líquida además de que proporcionan un mejor control de la temperatura en los cilindros y la [cámara de combustión].En sistemas que manejan el aire como elemento refrigerante, se requieren grandes cantidades de este elemento para enfriar el motor, por lo cual su uso está

restringido a motores pequeños (como en el caso de algunas motocicletas) o en condiciones muy específicas. RECORRIDO DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO POR AIRE. Una banda acoplada a la polea del cigüeñal mueve la polea del ventilador, esto provoca el movimiento del aire por la tolva hacia las aletas de los [cilindros del motor]. La cantidad de aire introducida se determina por la posición de las mamparas controladas por el [termostato], una vez que son enfriados los cilindros parte del aire se hace pasar hacia un radiador el cual contiene el aceite lubricante para bajar su temperatura. El aire caliente es desechado del motor a través de unas rejillas y se vuelve a introducir aire fresco para iniciar el ciclo. PARTES DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO POR AIRE.

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Ventilador (algunos mecánicos le llaman turbina) Mangueras Termostato Poleas y bandas Aletas en el cilindro Bulbo de temperatura Radiador de aceite Tolva

SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DE MOTOR MARINO. Los sistemas de enfriamiento de los motores marinos están con frecuencia equipados con dos bombas de agua. Una bomba hace circular el refrigerante como se describe anteriormente, pero usa un intercambiador de calor de Ilíquido a líquido en lugar de un radiador. La otra bomba, conocida como bomba de agua cruda, hace circular el agua cruda del mar por pasajes separados en un intercambiador de calor, para enfriar el refrigerante del motor con agua de mar. En el sistema de enfriamiento de quilla, el refrigerante es aspirado por la bomba de agua del enfriador de quilla y es pasado por el enfriador de aceite del motor, el bloque de cilindros, las cabezas de los cilindros y el múltiple de escape hacia los alojamientos del termostato. Una derivación de los alojamientos del termostato al lado de entrada de la bomba de agua permite la circulación del refrigerante por el motor, mientras los termostatos están cerrados. Cuando se abren los termostatos, el refrigerante puede fluir por los serpentines de enfriamiento de la quilla y luego al lado de succión de la bomba de agua para su recirculación. Los serpentines de enfriamiento de la quilla se encuentran en la parte inferior de la nave, donde están expuestos al agua de mar. El calor del refrigerante del motor se transfiere por medio de serpentines al enfriador de quilla en el agua circundante.

 BOMBAS DE LOS SISTEMAS DE ENFIAMIENTO

En el motor una de las características más importantes que se tienen en cuenta es la buena refrigeración, ya que si esta falla se pueden producir no solo diferencias importantes en la combustión sino roturas permanentes en la estructura y sus componentes vitales. Es por ello que el mejor sistema de refrigeración (o al menos, el más utilizado) es el de disminución de la temperatura utilizando agua como líquido refrigerante. La bomba de agua, entonces es el componente vital de este sistema, efectuando la circulación necesaria de agua y manteniéndose así el nivel de temperatura favorable. Está fabricada en aluminio o fundición, contando en su interior con un rotor con álabes rectos o ligeramente curvos, que actúan como sistema de impulsión del líquido (una especie de turbina). BOMBA DE AGUA La bomba de agua es impulsada por banda o por engrane, de la polea del cigüeñal. La capacidad de la bomba de agua debe ser suficiente para poder suministrar una circulación adecuada del refrigerante. Comúnmente se usan bombas centrífugas de tipo de álabes, de desplazamiento no positivo. El impulsor, la flecha, el cubo o maza del ventilador y la polea son soportadas en el alojamiento de la bomba de agua por uno o más cojinetes. Un sello de la bomba de agua evita que se fugue el refrigerante. La bomba de agua obliga al refrigerante a pasar al interior del bloque del motor conforme gira el impelente. El refrigerante entra al área central del impelente por la salida del radiador y es arrojado por centrifugación hacia afuera para crear un flujo hacia el bloque. El flujo de refrigerante regresa a la bomba de agua por medio de la derivación, cuando se cierra el termostato, y por el radiador cuando está abierto el termostato. BOMBA DE AGUA CRUDA (AGUA DE MAR) La bomba de agua cruda que se emplea en algunos motores diesel marinos es parecida en diseño a la bomba del refrigerante de motor de agua dulce convencional en muchos aspectos. El eje, cojinetes, sello y alojamiento son muy parecidos a los que se encuentran

en otras bombas de agua. La diferencia principal está en el tipo de impelente que se usa. La bomba de agua cruda usa un impelente de tipo de álabe flexible hecho de un compuesto de hule especial aumentado a un núcleo de acero, que se monta en el eje de la bomba. Como esta bomba está sometida a impurezas como la sal y la arena que se encuentran normalmente en el agua de mar, una bomba convencional no duraría en este tipo de aplicación.

 VALVULAS DE LOS SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO El tapón del radiador tiene dos válvulas. La válvula de alivio de presión limita la presión en el sistema de enfriamiento a un nivel predeterminado.

El tapón hace que el sistema tenga presión como resultado de la expansión del refrigerante. El calor del motor hace que se expanda el refrigerante. Presurizar el sistema de enfriamiento hace que se eleve el punto de ebullición del refrigerante en 3.25° F (1.8°C) aproximadamente por cada libra por pulgada cuadrada (6.896 kPa) de aumento de presión. Esto reduce la tendencia del refrigerante a hervir. Un tapón de presión de radiador de 10 psi (68.95 kPa) aumentara el punto de ebullición de una solución de anticongelante de 50:50 de 230°F (110°C) a 262.5°F (128°C). Si el refrigerante se expande lo suficiente para causar una presión en el sistema por arriba de la presión de alivio del diseño del tapón del radiador, la válvula de presión se abre y permite que escape el refrigerante, por medio del tubo de derrame, al tanque de reserva, hasta que se estabilice la presión en el sistema. Cuando se apaga el motor, el refrigerante se enfría y contrae. Esto crea una baja presión en el sistema de enfriamiento y hace que el refrigerante vuelva a entrar del tanque de reserva a través de la válvula de vacío en el tapón de presión del radiador. Esto evita que la manguera del radiador se rompa y permite que el sistema de enfriamiento permanezca siempre Ileno de refrigerante. Las ventajas de mantener constantemente Ileno el sistema de enfriamiento son una reducción en oxidación y en formación de corrosión. La capacidad del radiador la determina el tamaño, el espesor y la superficie del núcleo. El tamaño del motor, la cantidad de accesorios como el acondicionador de aire y el tipo de servicio, determinan la capacidad del radiador de diferentes equipos.

 ENFRIADORES (VENTILADORES)

VENTILADOR DEL RADIADOR El ventilador está diseñado para proporcionar suficiente flujo de aire a través del núcleo del radiador para asegurar el enfriamiento adecuado a todos las velocidades y cargas del motor. El ventilador está sujeto a un cubo impulsor, que puede ir montado en el eje de la bomba de agua o montado e impulsado por separado. Los ventiladores montados en la bomba de agua descansan sobre cojinetes de la misma, que funcionan como su soporte, mientras que los ventiladores montados por separado son soportados por el núcleo y los cojinetes propios. Puede usarse un embrague de ventilador o mando de fluido viscoso para controlar la operación del ventilador, de acuerdo con las necesidades del motor. La capacidad del ventilador la determina la cantidad de aspas, diámetro total del ventilador, paso de las aspas y su velocidad. Se puede aumentar la eficiencia del ventilador usando una cubierta en la circunferencia del ventilador. Esto reduce la turbulencia de aire y su recirculación alrededor de las puntas de las aspas del ventilador. El paso de las aspas puede ser fijo o variable. Los ventiladores de paso variable tienen aspas flexibles y curvas que se tienden a aplanar conforme aumenta la velocidad del ventilador. En los vehículos de carretera, el aire de impacto se suma al flujo de aire a través del radiador a las velocidades del camino. Los ventiladores de paso variable y los ventiladores controlados por embrague reducen la potencia que se requiere para impulsarlos, reduciendo por tanto el consumo de combustible. Los ventiladores can impulsar o aspirar aire através del radiador y pueden mover el aire hacia adelante, hacia los lados y hacia atrás, en relación con el motor, según el diseño del equipo y la preferencia del fabricante. El ventilador puede ser de impulsión directa por un engrane o flecha del motor, o puede ser impulsado por una banda de la polea del cigüeñal.

IMPULSORES DEL VENTILADOR Los impulsores de ventiladores están diseñados para lograr los resultados ventajosos siguientes. 1. Calentamiento más rápido del motor. 2. Consumo reducido de combustible. 3. Menor ruido del ventilador. 4. Mayor vida de la banda. 5. Control mejorado de la temperatura del motor. Dos tipos de impulsores de ventilador son los que se usan comúnmente: el de viscosidad y el de embrague. Existen variaciones de diseño y de operación en cada tipo, pero los principios de operación son parecidos. El impulsor viscoso termomodulado del ventilador es una unidad integral sin controles exteriores o tuberías de control. Opera sobre el principio de transmitir par de torsión de un eje de entrada al ventilador a través de cizallamiento de una película de fluido viscoso de silicona entre las placas de entrada y de salida de la unidad. La placa de entrada está conectada al eje impulsor del ventilador y la placa de salida está conectada al ventilador. Las placas y el fluido están contenidos en una caja. Un elemento integral de control de termostato reacciona a los cambios de temperatura del motor y varía el espesor de la película de fluido entre las placas, modificando por tanto la velocidad del motor. Esta unidad no requiere servicio periódico. Otro diseño usa un embrague de placa sencilla que es liberado por medio de presión de un resorte y se aplica por medio de presión de aire. La presión de aire la controla un interruptor sensor de temperatura de refrigerante, que a su vez controla una válvula de control de aire operada por solenoide. Cuando se eleva la temperatura del refrigerante cerca de 185°F (85°C), el sensor del refrigerante cierra sus contactos, completando así el circuito eléctrico en el solenoide de control de aire. Esto abre la válvula de aire, aplicando presión de aire (de la reserva del vehículo) para acoplar el embrague contra la presión de resorte para impulsar al ventilador. Cuando la temperatura del refrigerante desciende a menos de la temperatura de cierre del interruptor del sensor, se abre el interruptor y el solenoide corta la presión de aire al embrague del ventilador al mismo tiempo, purga la presi6n de aire del embrague. El resorte del embrague desacopla éste y por ello el ventilador gira libremente. En los vehículos o equipo con un sistema de control electrónico, el embrague del ventilador se controlar por medio del módulo de control electrónico (ECM) para controlar el enfriamiento, así como proporcionar hasta 30 HP de frenado en la desaceleración.

CONCLUSIONES 

Con la terminación de este reporte aprendo las operaciones y rendimientos de sistema de enfriamiento, y de manera personal me llevo una idea de lo importante que es el sistema de enfriamiento.

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Comprendo los diferentes tipos de sistemas de enfriamientos que existen, y también entiendo el recorrido que realiza cada uno de los sistemas de enfriamientos, no obstante, reconozco algunas de las piezas que ocupa cada uno de dichos sistemas.

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Reconozco los diferentes tipos de bombas de enfriamiento que existen, de igual manera que entiendo por donde circula cada una de las bombas y así mismo conozco las características de cada una de las bombas de refrigeración.

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Determino las válvulas que existen en el tapón de radiador, y comprendo la función y lo que ejecuta dichas válvulas, asimismo se las características de lo que diferencia una válvula de otra.

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Comprendo la función que lleva acabo un enfriador en el motor, y así mismo gano la comprensión de porque es tan grata la importancia de un enfriador en un motor.

BIBLIOGRAFIAS

www-ecured.cu/Sistema_de_enfriamiento_por_liquido_en_motores www-ecured.cu/Sistema_de_enfriamiento_por_aire_de_motores http://tuning.deautomoviles.com.ar/articulos/mantenimiento/enfriamiento.html http://autos.terra.com/noticias/por_que_se_calienta_mi_auto/aut24584 tuning.deautomoviles.com autos.terra.com www.actualidadmotor.com/funcionamiento-e-importancia-de-la-boma-de-agua-amp/ hangar1.com.mx/la-valvula-alivio-funciona/ akron.com.mx/aplication/public/wordpress/las-funciones-del-ventilador-en-el-radiador/