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Não ferva o motor... e nem a cabeça! PDF Print E-mail
Written by Administrator   
Sunday, 23 August 2015 21:52

Olá pessoal que acompanha o site dos Nobres do Grid,

 

Estive no Rio de Janeiro neste mês e fiquei impressionado com a quantidade de carros que quebram em vias expressas da cidade, até mesmo na ponte para Niterói. Observei que muitos deles tinham apresentado problema de superaquecimento o que, nos dias de hoje, é um absurdo completo!

 

A tecnologia dos carros produzidos no Brasil nos últimos 15 anos torna este tipo de problema algo que só pode acontecer por muito descuido do motorista do veículo. Um carro parado, com o motor “fervendo” no acostamento ou pior, no meio da pista, provocando congestionamento, acabou inspirando a minha coluna deste mês.

 

O motor de um carro tem locais onde as temperaturas atingidas não passam nem perto do que indica o mostrador que vemos no painel do veículo. Dentro das câmara de combustão do motor a temperatura chega a 200°C e nossos motores só não “derretem” por que temos um sistema de arrefecimento para “trocar calor” e baixar a temperatura do mesmo.

 

Os diversos componentes do motor trabalham a diferentes gradientes térmicos, sendo que as paredes do cilindro não podem ultrapassar a temperatura limite do óleo lubrificante (150°C). Diretamente em contato com a combustão, os pistões trabalham a temperatura de 320°C, o limite do seu material (liga de alumínio). Outros componentes também ligados a combustão trabalham a temperaturas maiores.

 

 

O sistema de arrefecimento dos automóveis possuem duas variações: Sistema de arrefecimento a ar e o sistema de arrefecimento a água. Há muitos anos que os carros da frota nacional não usam mais os motores com sistema de refrigeração a ar. Por isso, vou concentrar o assunto da coluna nos motores refrigerados à água.

 

O sistema de arrefecimento a água possui duas variações: O arrefecimento à água por termossifão e o arrefecimento à água forçado.

 

O sistema de refrigeração por termofissão foi o início do método desenvolvido para se usar um líquido como elemento de refrigeração do motor. Nele, o fluído de arrefecimento circula a partir da diferença de densidade do fluído que se encontra no radiador com do fluído nos arredores dos cilindros. O fluído de arrefecimento contido no radiador é menos quente e, consequentemente, mais denso. Sendo sua densidade maior, a sua tendência é descer, exatamente no sentido oposto do fluído contido no bloco do motor, naturalmente mais quente e menos denso. Com isso, o fluido mais denso empurra o fluido menos denso, fazendo com que o líquido mais frio vá para o motor fazer a refrigeração e o mais quente retorne para o radiador, para ser resfriado.

 

Este sistema de resfriamento, relativamente simples, tem alguns problemas em termos de eficácia. O motor precisa atingir uma determinada temperatura – temperatura de trabalho – para o fluido começar a circular no sistema. Isso exige que o radiador tenha dimensões muito grandes, o que víamos comumente nos primeiros carros com refrigeração à água.

 

Sistema de arrefecimento por termofissão. Foto: Enciclopédia Britannica.

 

A diferença de temperatura entre o ponto mais frio do motor e o ponto mais quente chegava a apresentar 40°C, comprometendo o controle da temperatura do motor e criando um outro problema: em locais de clima frio, isso facilitava o congelamento da água no radiador, o que – em parte – passou a ser compensado com o uso de aditivos para alterar o ponto de congelamento do líquido. Em momentos de pouco fluxo de ar sobre o radiador, o fluxo de ar deste sistema usa uma ventoinha para compensar.

 

Diante dos problemas encontrados nos sistemas de termofissão, a indústria automobilística procurou uma alternativa mais eficiente, menor e que desse respostas mais rápidas e simples aos problemas encontrados. Assim, foi criado o sistema forçado de arrefecimento por água.

 

Uma bomba acionada pelo próprio motor pressuriza o sistema e garante a circulação de fluído de arrefecimento no motor sem que este tenha grandes perdas em potência. A pressão exercida pela bomba circula o fluído em grande velocidade aumentando o coeficiente de transferência de calor. A passagem de fluído pelo radiador é controlada por uma válvula termostática, que libera e cessa a passagem de fluído para o radiador de acordo com a temperatura do fluído, permanecendo fechada quando o fluído ainda não estiver dentro da faixa de 85-90°C.

 

Sistema de arrefecimento por sistema forçado. Foto: Enciclopédia Barsa.

 

Esta válvula está diretamente em contato com o fluído, e quando encontra-se fechada, o fluído segue para um canal de retorno ao bloco do motor. Uma vez atingida a temperatura de abertura, o fluído tem passagem livre para o radiador.

 

Com o sistema forçado foi possível conseguir um controle mais rigoroso em cima dos limites de temperatura do motor, diminuir as dimensões do radiador, reduzir a diferença de temperatura entre pontos frio e quente para uma faixa de menos de 10°C. Alguns fabricantes usaram o fluido aquecido para fazer o aquecimento interno do veículo.

 

Como observei nos engarrafamentos no Rio de Janeiro (mas que podem acontecer em qualquer lugar do mundo) os carros ficam muito tempo parados ou deslocando-se muito devagar, e naquele “para-e-anda”. Este tipo de situação é crítica caso o sistema de arrefecimento não funcione corretamente. Com o carro nesta condição, o fluxo de ar para o radiador é nulo ou praticamente nulo. Para garantir este fluxo, é empregado um eletro-ventilador controlado eletricamente por um interruptor termostático. Este interruptor aciona o eletro-ventilador sempre que a temperatura do fluído de arrefecimento superar os 95°C.

 

Diagrama do sistema de arrefecimento. Crédito: SENAI.

 

Até agora, na maioria das vezes, usei a palavra fluido ao invés de água. A gente aprendeu na escola que a água congela à 0ºC e ferve à 100ºC. Acontece que tem carro rodando no Alasca e na Sibéria, com a temperatura do ar abaixo de 25ºC negativos, ou em desertos, acima dos 50ºC. Era preciso encontrar uma forma do líquido no radiador não evaporar ou congelar.

 

A solução foi adicionar produtos químicos (aditivos) na água para que esta variação entre 0-100 graus aumentasse. O aditivo para radiador, é um produto que tem como principal função, alterar o ponto de ebulição (passando de 100ºC para 118ºC) e de congelamento (passando de 0ºC para -8º a -10ºC), evitando assim que a água congele ou ferva dentro do radiador e permaneça em seu estado líquido. 

 

Entrada para inserção de "água" para o radiador.

 

Os aditivos a base de monoetilenoglicol além de mudar o ponto de congelamento e ebulição da água, tem função antioxidante, evitando com que os componentes dentro do motor enferrujem. Contudo, o problema de oxidação dentro do radiador tem um outro componente que precisa ser cuidado: A água!

 

Quantas vezes a gente não ouviu no posto o frentista perguntar se quer que olhe a água e o óleo? A água que é colocada no sistema de arrefecimento dos nossos carros não é a mesma que sai da torneira. Ela tem que ser uma água desmineralizada, sem qualquer outro elemento químico que não seja oxigênio e hidrogênio. A água sem outros minerais não provocam as reações químicas de corrosão e oxidação, mantendo a integridade do sistema.

 

Componentes de um sistema de arrefecimento.

 

Componentes – Sistema arrefecimento a água forçado:

Radiador;
Bomba de água;
Válvula termostática;
Eletro-ventilador;
Câmara de água.

 

Radiador: Ele não é nem “radial” e nem “radioativo”. A troca de calor entre o Fluido e o ar se dá por convecção. O fluído de arrefecimento após trocar de calor com o motor, aquece e por ficar menos denso tende a subir e passar para o radiador. Após ser arrefecido, o fluído arrefecido ganha mais densidade e tende a descer, sendo conduzido pela tubulação do sistema até o motor, e assim o ciclo se fecha.

 

 

A estrutura interna do radiador é uma composição de elementos em forma de favo, como uma colmeia, com tubulações por onde circulam o fluído de arrefecimento. Os primeiros radiadores possuíam um tampa chamada de registro, que limitava a pressão do sistema em momento de aquecimento e expansão da água. Atualmente existe um reservatório de expansão para isso, aonde o fluído encontra-se a um determinado nível, ao aquecer o nível do fluído aumenta devido expansão, aumentando também a pressão.

 

Quando a frio o fluído se contrai reduzindo o nível do reservatório. A tampa do reservatório de expansão aumenta a pressão do sistema em 0,3-0,5 bar acima da pressão atmosférica, elevando a temperatura de ebulição da água. Isso garante que o fluído de arrefecimento não ferva e entre em ebulição nas mais variadas condições climáticas que o veículo venha a enfrentar.

 

 

Bomba de Água: É normalmente uma bomba centrífuga que pressuriza e acelera a circulação do fluído sobre o bloco do motor. Esta bomba é ligada na árvore de manivelas por uma correia trapezoidal feita de borracha. O uso do aditivo colabora com a vida útil da bomba, o aditivo, assim como no corpo do radiador, lubrifica as partes móveis da bomba e previne contra oxidação.

 

Válvula Termostática: Está válvula possui a importante função de controlar a temperatura de trabalho do motor. É constituída por uma cápsula cilíndrica no qual possui uma cera em estado sólido sensível a variações de temperatura. Quando o motor atinge uma temperatura acima da temperatura limite para a válvula permanecer fechada, a cera aquece e derrete, empurrando a haste e abrindo a passagem para fluído de arrefecimento seguir rumo ao radiador.

 

 

Eletroventilador: Trata-se de um atuador do sistema de injeção eletrônica cuja a função é resfriar de forma forçada a água contida no radiador, para quando esta for liberada para o motor pela válvula termostática, possa arrefecer o motor e mantê -lo  na temperatura ideal de funcionamento. O controle da temperatura do motor é realizado nos carros mais modernos pela ECU. Pelos dados coletados nos sensores de entrada e dos comandos de saída para seus atuadores. O ventilador do radiador consiste de uma hélice com desenho apropriado para arrefecimento, geralmente feita de plástico moldado por injeção, podendo ser acoplada a um motor elétrico, ou a um sistema de embreagem de fluído viscoso.

 

 

Para ativar o ventilador do radiador, a ECU leva em consideração informações da temperatura do motor (informada pelo sensor de temperatura), da velocidade do veículo e do fluxo de ar para o Radiador. Caso o fluxo de ar não seja suficiente, o ventilador é acionado e isso pode ocorrer até mesmo depois do condutor desligar o veículo.

 

Câmara de Água: É o espaço por onde o fluído de arrefecimento circula por todo o bloco do motor e cabeçote. A câmara de água coloca o fluído de arrefecimento em contato com as paredes dos cilindros, sedes de válvulas e guias de válvulas para trocar de calor com esses componentes, efetuando o arrefecimento. Sua entrada de água é localizada na parte inferior do bloco, que é ligada a duto inferior do radiador, e sua saída de água é posicionada na parte superior do bloco, ligada ao duto superior do radiador.

 

 

Cuidados com o sistema.

 

Assim como tudo no seu carro, o sistema de arrefecimento requer cuidados e manutenções. Quando seu carro vai para a revisão, a qualidade do fluido de arrefecimento é verificado e se o mesmo estiver fora do padrão determinado pelo fabricante do veículo, alguma contaminação houve e uma limpeza e troca deste fluido deve ser feita.

 

Mesmo com o uso do aditivo o sistema não está livre de manutenção, a substituição do líquido. Quando a falta de manutenção prevalece, ocorre um grave problema de incrustação do calcário em suspensão no fluído de arrefecimento. Isso ocorre quando o fluído está sob baixa temperatura (cerca 55°C) e o calcário forma crosta por todo o sistema diminuindo a conductibilidade térmica das paredes metálicas, e em casos extremos, podendo até entupir as dutos do sistema prejudicando a circulação do fluido.

 

Carro passando por limpeza no sistema de arrefecimento.

 

O tratamento de limpeza do sistema para dissolver a crosta é muito agressivo, recomenda-se que seja realizada uma inspeção no radiador e no bloco para verificação de possíveis vazamentos. Pois as substâncias utilizadas frequentemente expõe vazamentos que anteriormente eram acobertados pela crosta.

 

Primeiramente, efetua-se uma limpeza interna do sistema contra sujeita, oxidação e detritos em suspensão, adicionando uma solução de água e soda cáustica (2 a 3 Kg para cada 10 litros de água) e funcionando o motor a média carga por 10 minutos. Retira-se toda a solução do sistema.

 

Após essa etapa, para dissolução da crosta é utilizada uma solução de ácido clorídrico (20-40%) e água colocada no sistema de arrefecimento do motor. O motor é posto em funcionamento em regime de trabalho por cerca de 10 minutos, para então retirar a solução e efetuar a limpeza interna. Na maioria dos casos esse procedimento é feito mais de uma vez, tudo depende do nível de contaminação do sistema.

 

 

Lembre-se: o custo referentes aos cuidados com o sistema de arrefecimento de um veículo pode ser apenas 10% do custo que a falta destes cuidados poderão gerar para se consertar problemas causados pela falta de uso dele. O motor do seu carro não pode esquentar a toa... e a sua cabeça também não!

 

Muito axé pra todo mundo,

 

Maria da Graça


Last Updated ( Sunday, 23 August 2015 22:52 )