Sistema De Arrefecimento

Sistemas de Arrefecimento

Os motores a gasolina melhoraram um bocado em seus mais de 100 anos de vida, mas ainda não são muito eficientes na transformação de energia química em força mecânica. A maior parte da energia na gasolina (talvez 70%) se converte em calor, e o trabalho do sistema de arrefecimento é controlar esse calor. Para ter uma ideia, o sistema de arrefecimento de um carro rodando numa estrada dissipa calor suficiente para aquecer duas casas de tamanho médio! A tarefa principal do sistema de arrefecimento é transferir calor para o ar, impedindo que o motor superaqueça, mas o sistema também tem outras tarefas importantes.

O motor em seu carro roda melhor numa temperatura média. Quando ele está frio, seus componentes se desgastam mais rapidamente, o motor é menos eficiente e emite mais poluente. Cabe aos sistemas de arrefecimento permitir que o motor se aqueça com a maior velocidade possível e, então, mantê-lo numa temperatura constante.

Diagrama de um sistema de arrefecimento: como as mangueiras são conectadas

Neste artigo, você aprenderá quais são as partes do sistema de arrefecimento de um carro e como elas funcionam. Vamos ver primeiro as partes básicas.

Fundamentos básicos

O combustível é queimado constantemente no motor do seu carro. Muito do calor dessa combustão sai diretamente pelo sistema de escapamento, mas um pouco dele é absorvido pelo motor, aquecendo-o. O motor funciona melhor quando o seu líquido arrefecedor está a aproximadamente 90ºC (200ºF). A esta temperatura:

a câmara de combustão está quente o suficiente para vaporizar completamente o combustível, permitindo melhor combustão e reduzindo as emissões;

• o óleo usado para lubrificar o motor fica menos viscoso (mais fino), por isso as partes do motor se movem mais livremente e ele desperdiça menos força movendo seus próprios componentes;

• as partes de metal se desgastam menos.

Há dois tipos de sistemas de arrefecimento encontrados em carros: arrefecimento a líquido e arrefecimento a ar.

Arrefecimento a líquido

O sistema de arrefecimento a líquido faz circular um fluido por mangueiras e partes do motor. Ao passar pelo motor quente o líquido absorve calor, resfriando o motor. Depois que o fluido deixa o motor ele passa por um trocador de calor, ou radiador, que transfere o calor do fluido para o ar que passa pelo radiador.

Arrefecimento a ar

Alguns carros mais antigos (o Fusca e seus derivados, por exemplo) e uns poucos contemporâneos usam motores refrigerados a ar. Em vez de haver um líquido circulando pelo motor, o bloco e o cabeçote são dotados de aletas que aumentam a área de absorção de calor e de contato com o ar, conduzindo o calor para longe do motor. Uma potente ventoinha força o ar sobre essas aletas, que resfriam o motor ao acelerar a transferência de calor para o ar. Quando o motor é exposto ao fluxo de ar, como nas motocicletas, a ventoinha pode ser dispensada.

Tubulação

Há muitos tubos, mas não só isso, no sistema de arrefecimento de um carro.

A bomba d'água manda para o bloco do motor o fluido, que passa ao redor dos cilindros e depois pelo cabeçote do motor, por passagens existentes para esse fim. Há uma válvula termostática (sensível à temperatura) no ponto de saída do fluido. Se a válvula termostática está fechada, o sistema de mangueiras ao redor dela manda o fluido diretamente de volta à bomba d'água, para circular pelo bloco e cabeçote apenas; se aberta, o fluido passa pelo radiador primeiro e então volta para a bomba d'água.

Há também um circuito separado para o sistema de aquecimento (popularmente chamado de ar quente). Esse circuito pega o fluido do cabeçote e o faz passar pelo núcleo do aquecedor antes de voltar à bomba d'água.

Em carros com câmbio automático também há um circuito separado, dentro do radiador, para resfriar o fluido do câmbio. O óleo do câmbio é bombeado para um segundo trocador de calor dentro do radiador.

Fluido

Os carros rodam em regiões muito diversas – em alguns lugares a temperatura pode ficar abaixo de 0; em outros, muito acima de 40º C. Por isso, qualquer fluido usado no arrefecimento do motor precisa ter um ponto de congelamento muito baixo, um ponto de ebulição muito alto e deve ter a capacidade de armazenar muito calor.

A água é um dos fluidos mais eficazes na conservação de calor, mas ela congela numa temperatura muito alta para ser usada em motores de automóveis. O fluido que a maioria dos carros usa é uma mistura de água e etileno-glicol (C2H6O2), também conhecido como aditivo de radiador ou ante congelante. Adicionando-se etileno-glicol à água, os pontos de ebulição e de congelamento melhoram significativamente.

Água pura 50/50

C2H6O2/Água 70/30

C2H6O2/Água

Ponto de congelamento 0º C -37º C -55º C

Ponto de ebulição 100º C 106º C 113º C

A temperatura do líquido de arrefecimento pode chegar, às vezes, de 121º C a 135º C. Mesmo com a adição do etileno-glicol, essas temperaturas ferveriam o líquido de arrefecimento; logo, algo mais tem de ser feito para elevar o ponto de ebulição.

O sistema de arrefecimento usa pressão para elevar ainda mais o ponto de ebulição do líquido de arrefecimento. Assim como a temperatura de ebulição é mais alta numa panela de pressão, a temperatura do líquido de arrefecimento ficará mais alta se o sistema for pressurizado. A maioria dos carros tem um limite de pressão de 14 a 15 libras por polegada quadrada (lb/pol²), ou 0,96 a 1,03 bar, o que aumenta o ponto de ebulição outros 25º C, permitindo que o líquido de arrefecimento suporte as altas temperaturas.

O ante congelante também contém aditivos para resistir à corrosão.

Bomba d'água

A bomba d'água é uma simples bomba centrífuga acionada por uma correia conectada ao virabrequim. A bomba faz o fluido circular sempre que o motor está ligado.

Enquanto gira, a bomba d'água usa força centrífuga para mandar fluido para fora, fazendo o líquido ser puxado do centro continuamente. A entrada para a bomba está localizada