Pregunta del mes presentada por Bill McLellan, Pasadena, California, y respondida por Melany Hunt, profesora asociada de Ingeniería Mecánica, Caltech.
El sistema de refrigeración es una parte importante del motor de un automóvil. Ciertamente me he dado cuenta de este hecho después de que mi coche se recalentara en la autopista de Santa Mónica.
El sistema de refrigeración cumple tres funciones importantes. En primer lugar, elimina el exceso de calor del motor; en segundo lugar, mantiene la temperatura de funcionamiento del motor donde funciona con mayor eficacia; y, por último, lleva el motor a la temperatura de funcionamiento correcta lo más rápidamente posible.
El sistema de refrigeración se compone de seis partes principales: un motor, un radiador, una bomba de agua, un ventilador de refrigeración, mangueras y un termostato. Durante el proceso de combustión, parte de la energía del combustible se convierte en calor. Este calor se transfiere al refrigerante que circula por el motor mediante la bomba de agua. Las mangueras llevan el refrigerante caliente al radiador, donde el calor se transfiere al aire que pasa por el motor gracias al ventilador de refrigeración. A continuación, el refrigerante vuelve a la bomba de agua y se recircula.
Cuando un motor está frío, como por ejemplo a primera hora de la mañana, el motor funciona de forma un poco diferente. Para maximizar la eficiencia, el motor está diseñado para calentarse rápidamente. Una vez que el motor alcanza la temperatura de funcionamiento adecuada, el motor está diseñado para mantenerse a una temperatura estable, que es el propósito del termostato. El termostato es como una válvula que se abre y se cierra en función de su temperatura. El termostato aísla el motor del radiador hasta que haya alcanzado una determinada temperatura mínima. Sin un termostato, el motor siempre perdería calor hacia el radiador y tardaría más en calentarse. Una vez que el motor ha alcanzado la temperatura de funcionamiento deseada, el termostato ajusta el flujo hacia el radiador para mantener una temperatura estable.
A veces, el refrigerante está tan caliente que el termostato se abre por completo, haciendo que el motor dependa completamente del radiador para mantener su temperatura estable. Mientras haya suficiente flujo de aire a través del radiador, el motor se mantendrá frío. Si por alguna razón el flujo de aire es demasiado bajo, el radiador no hará su trabajo y el motor puede sobrecalentarse. En este punto, si se aumenta el caudal de refrigerante, el motor transferirá más calor al refrigerante, lo que agravará la situación. La restricción de flujo del termostato ayuda a aumentar la presión en el sistema de refrigeración, lo que hace más difícil que el refrigerante hierva en la bomba de agua. Sin embargo, hace poco para ayudar al radiador a mantener el motor frío.