Question of the Month Submitted by Bill McLellan, Pasadena, California, and answered by Melany Hunt, Associate Professor of Mechanical Engineering, Caltech.
The cooling system is an important part of an automobile engine. Eu certamente me tornei mais consciente deste fato depois de ter meu carro superaquecido na Santa Monica Freeway.
O sistema de arrefecimento serve três funções importantes. Primeiro, remove o excesso de calor do motor; segundo, mantém a temperatura de funcionamento do motor onde funciona mais eficientemente; e finalmente, leva o motor à temperatura de funcionamento correcta o mais rapidamente possível.
O sistema de arrefecimento é composto por seis peças principais – um motor, um radiador, uma bomba de água, uma ventoinha de arrefecimento, mangueiras e um termóstato. Durante o processo de combustão, parte da energia do combustível é convertida em calor. Este calor é transferido para o líquido de arrefecimento que circula pelo motor através da bomba de água. As mangueiras levam o líquido de arrefecimento quente para o radiador, onde o calor é transferido para o ar que é puxado para além do motor pelo ventilador de arrefecimento. O líquido de arrefecimento é então transportado para a bomba de água e recirculado.
Quando um motor está frio, tal como logo pela manhã, o motor funciona de forma um pouco diferente. Para maximizar a eficiência, o motor é concebido para aquecer rapidamente. Quando o motor atinge a temperatura de operação correta, o motor é projetado para ser mantido a uma temperatura estável, que é o objetivo do termostato. O termostato é como uma válvula que abre e fecha em função da sua temperatura. O termostato isola o motor do radiador até atingir uma certa temperatura mínima. Sem um termostato, o motor perderia sempre calor para o radiador e demoraria mais tempo a aquecer. Quando o motor atinge a temperatura de funcionamento desejada, o termostato ajusta o fluxo ao radiador para manter uma temperatura estável.
Por vezes, o líquido refrigerante é tão quente que o termostato abre até ao fim, tornando o motor completamente dependente do radiador para manter a sua temperatura estável. Enquanto houver fluxo de ar suficiente através do radiador, o motor permanecerá frio. Se por algum motivo o fluxo de ar for muito baixo, o radiador não fará o seu trabalho e o motor poderá sobreaquecer. Neste ponto, se o fluxo de ar de refrigeração for aumentado, o motor irá transferir mais calor para o líquido de refrigeração, o que irá exacerbar a situação. A restrição do fluxo do termostato ajuda a aumentar a pressão no sistema de arrefecimento, o que dificulta a fervura do líquido de arrefecimento na bomba de água. No entanto, pouco faz para ajudar o radiador a manter o motor frio.