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Como funciona o sistema de arrefecimento

Arrefecer, segundo o dicionário do mestre Aurélio, significa”…tornar-se frio; perder calor”. Então, arrefecimento é o sistema de resfriamento, que pode ser executado de duas formas distintas:
a) de forma direta: o calor produzido pelo motor é trocado com o ambiente – refrigeração por ar.
b) de forma indireta: o calor é retirado pela circulação de líquido – refrigeração por água.
Podemos dizer que o motor está envolvido por uma lâmina d’água depositada em cavidades – câmaras d’água – que circundam as áreas de pontos quentes (câmaras de combustão), em torno dos cilindros e do cabeçote.

A água, depois de aquecida, se expande, passando a agir como um transportador de calor até o radiador, onde circula para realização da troca térmica (trocar calor com o ambiente – ar), abaixando sua temperatura e permitindo que o calor gerado na câmara de combustão seja absorvido por este ela e trocado com o ar.

O sistema de arrefecimento é responsável pela rápida troca de calor. A temperatura no momento da explosão atinge facilmente os 1800° C (temperatura de pico), ocorrendo a seguir uma rápida queda de temperatura para a manutenção dos padrões de resistência dos materiais.

Por ser uma temperatura instantânea (pico) que decresce rapidamente pela própria expansão dos gases, os materiais se dilatam e contraem excessivamente, necessitando de um poderoso sistema de troca térmica – todo material tende a sofrer dilatação ou retração, em função da temperatura.

O sistema de arrefecimento é constituído basicamente de:
O radiador é o órgão que faz o resfriamento da água que vem aquecida do motor.

Os radiadores podem ser tubulares, de colméia, faixas plissadas (lâmina d’água), verticais ou horizontais.

O vaso expansor nada mais é do que um recipiente suplementar destinado a recolher o excesso de volume de água que se dilatou ao esquentar.

Pode ser pressurizado ou selado (praticamente elimina o fenômeno de evaporação, tornando a tarefa de verificação de nível um ato esporádico). É um compensador para as dilatações que a solução arrefecedora sofre.

Quando a temperatura da solução sobe, fazendo-a expandir-se no sistema, o excesso é conduzido ao reservatório (depósito) de expansão.

A diminuição da temperatura e da pressão, no processo de resfriamento do motor, cria depressão e a água é novamente aspirada para o radiador. No próprio radiador ou no vaso expansor existe uma tampa de pressão que eleva o ponto de ebulição da água.

As tampas possuem molas calibradas que estabelecem pressões ao sistema variando em torno de 0,5 a 1 Kg/cm², o que nos dá os parâmetros de fervura d’água por volta dos 112° C, ao nível do mar.

Uma segunda válvula é também responsável pelo alívio da pressão interna através do trabalho das molas calibradas na tampa do reservatório – a válvula de sobrepressão, que se encontra na tampa do reservatório.

Em caso de problemas de funcionamento, pode gerar problemas de grandes proporções. É um componente de baixo custo que leva muita gente para a oficina.

O ventilador ou hélice tem como principal tarefa forçar a passagem do ar externo através das galerias do radiador (dutos, lâminas ou faixas, de acordo com o projeto), refrigerando assim todo o fluxo de água que se encontra em seu interior.

Pode ser acionado pelo próprio motor (através de correias), por acoplamento viscoso (através de aplicação de um fluido viscoso de alta resistência) ou ter o acionamento por comando elétrico (por intermédio de um interruptor térmico).

O fluido viscoso de alta resistência é geralmente o silicone, colocado no interior do cubo do ventilador. A variação da resistência, em função da rotação e da temperatura, determina o acoplamento/desacoplamento do sistema, consumindo menos energia do motor.

As mangueiras, que são os condutos externos pelos quais circula a solução ou líquido de arrefecimento, devem ser observadas quanto a fissuras (trincas), enrijecimento e flexibilidade exagerada, pois podem comprometer o motor, levando-o ao processo de fusão dos componentes internos (partes móveis).

Uma bomba centrífuga (de recalque) recalca a água do bloco ao radiador, isto é, um acelerador de circulação.

Geralmente acionada de forma mecânica, pela árvore de manivelas através de correia, faz com que haja circulação constante de líquido ou solução por todo o circuito.

O termostato ou válvula termostática é o agente controlador da temperatura de funcionamento do motor.

É o componente responsável pela manutenção dos coeficientes de dilatação do motor, fazendo com que o conjunto opere em uma faixa de grau térmico definido. Quando a água está fria, o termostato permanece fechado e a solução refrigerante não circula através do radiador; circula apenas nas galerias do bloco e cabeçote, proporcionando um rápido aquecimento do motor.

Age controlando a velocidade com que a água circulará pelo circuito. Exemplificando, se a velocidade de passagem da água pelo radiador for muito rápida, a solução perderá temperatura, esfriará e, ao retornar ao motor, ocorrerá um choque térmico e posterior contração do material.

Na ausência da válvula termostática, a água passará muito rapidamente pelos componentes internos, não havendo tempo para a realização da troca de calor.

O motor precisa funcionar em uma temperatura moderada pré-estabelecida. Quando frio demais ( até 40° C), o desgaste do cilindro pode ser até seis vezes maior do que quando a 90° C, sem contar que o motor trabalhará com duas temperaturas diferentes: uma na frente do motor e outra nos cilindros do fundo do cofre do motor.

Vide o exemplo dos Opalas com motor 6 cilindros operando sem a válvula: os dois cilindros de trás – o quinto e o sexto – carbonizavam as velas de ignição por mistura rica. O consumo de gasolina aumenta em torno de 15%.

A solução arrefecedora ou líquido de arrefecimento, propriamente dito, é a união de água + etilenoglicol limitando a evaporação ao atingir 100° C e impedindo o seu congelamento abaixo de 0° C.

Estes produtos com ação antiespumante, antioxidante e com retardadores do ponto de ebulição, solúveis em água (compostos de glicóis, glicerinas e álcoois), emprestam suas propriedades e características térmicas para a água, passando a se chamar solução arrefecedora (ferve aos 128° C sob pressão de 14 psi), com uma viscosidade similar à do óleo lubrificante, garantindo boa lubrificação para as gaxetas da bomba d’água e as mangueiras.

Uma solução que reúna os requisitos necessários aos diferentes tipos de temperatura a que o motor é submetido, sem agredir os componentes e com boa durabilidade é o produto ideal; por isso, muito cuidado na hora da compra.

Este sistema precisa de cuidados simples para impedir o aparecimento da ferrugem que ocorre quando a água não é tratada.

O ideal é que se submeta o radiador e o sistema a duas limpezas por ano. Um sistema sujo fica deficitário em aproximadamente 40 % de sua capacidade de troca térmica. O tártaro é formado por eletrólise da água devido ao encontro do alumínio com o cobre das juntas e o ferro do bloco do motor.

Os sistemas selados trouxeram grandes vantagens ao funcionamento do motor, podendo operar com temperaturas mais elevadas do que há 20 anos (os novos projetos operam na faixa de 95° C para cima, enquanto nas décadas de 60/70 no máximo se chegava aos 80° C).

Sua manutenção deve ser realizada uma vez por ano, substituindo a solução com uma lavagem de todo o sistema.

Uma boa solução deve possuir as seguintes características:
– propriedades anticorrosivas – evitar a formação de óxido ferroso no interior do bloco que gera zonas de pontos quentes e a corrosão de componentes importantes ao sistema.
– boa condutividade térmica e elevada temperatura de ebulição.
– características antiespumantes são um fator muito importante, principalmente nos veículos injetados, pois onde estiver espumando haverá formação de bolhas e, por conseqüência, elevação da temperatura.
– compatibilidade com as tubulações e mangueiras de borracha.
– viscosidade limitada para que não haja alterações na velocidade de circulação da solução.
boa “reserva de alcalinidade”, isto é, a capacidade de neutralizar, de resistir à oxidação. No Brasil, as soluções têm um pH médio. Uma reserva adequada indicará a durabilidade da solução (sua vida útil).

1.1. Solução arrefecedora

A água circulante em contato com os mais diferentes metais, provocará corrosão e formação de depósitos, sendo necessária a limpeza periódica do radiador e a aplicação de um inibidor de corrosão.

É imprescindível, em um país de clima tropical como o nosso, que a correta manutenção do sistema seja executada de forma criteriosa; não basta colocar apenas água, pois se o radiador estiver sujo, seja externa ou internamente, estaremos alterando o fator de troca térmica.

Problemas no sistema de arrefecimento podem trazer as mais graves conseqüências e não podem ser tratados como questão menor , fazendo parte do capítulo “Manutenção Preventiva”.

Deve ser avaliado em conjunto com os sistemas elétricos (ventiladores, fiação, interruptores e sensores) para evitarem-se os inconvenientes do superaquecimento, sub-aquecimento (que pode elevar os valores de consumo de combustível, de emissões de poluentes e perda de potência) e até chegar a perda de um motor.

A sujeira interna é composta de óxido ferroso, sais e iodo acrescido de depósitos calcários. Antes de iniciar a limpeza, de acordo com o nível de impurezas, é comum aplicarmos algum produto apropriado para a limpeza.

As empresas que fabricam a solução arrefecedora, também fabricam algum “solvente anticorrosivo” para ser aplicado em função do material do radiador. Toda a água contaminada deve ser retirada com troca direta – água limpa empurrando a sujeira para baixo até que os depósitos internos estejam limpos (a coloração da água vai ficando cada vez mais clara) e somente saia água limpa.

Muito cuidado deve ser tomado ao realizar a limpeza, que deve ser iniciada com o motor frio. Quando aplicado produto desencrustante, seguir as recomendações do produto.

Não retirar ou abrir a tampa do reservatório de expansão ou do radiador com o veículo aquecido e/ou ligado, salvo se já possuir experiência para realizar tal tarefa.

Senão, confie este trabalho a um profissional experiente, o que sem dúvidas, será mais seguro. A importância do aditivo no controle da temperatura do motor; cortesia de Aditivos RADIEX DO BRASIL.

Hoje temos oficinas especializadas em fazer este tipo de limpeza, utilizando equipamentos para reciclar, aditivar ou mesmo substituir a solução arrefecedora em sua totalidade.

Se o usuário vem fazendo a manutenção de forma correta, somente a lavagem com água em abundância, trará ótimos resultados.

Como observação, vale ressaltar que não devemos jogar os resíduos da solução suja e contaminada nas galerias de águas pluviais. É crime ambiental e existem empresas que reciclam estes dejetos.

O aspecto externo do radiador também é fundamental, o painel fica obstruído por insetos, resíduos de óleo, fuligem, etc..

Se for uma sujeira resistente a água, utilizar um pincel embebido em gasolina ou solvente, pincelar no sentido dos perfis das lâminas, jogando muita água, muita mesmo.

Em algumas situações, é recomendável retirar os bujões d’água do bloco e cabeçote, para poder executar uma limpeza no interior do bloco com maior profundidade, removendo o lodo e a borra ferruginosa que se formam nas galerias e camisas do motor.

Nos veículos com calefação interna é de boa técnica utilizar o sistema por pelo menos 10 minutos, já que o sistema de ar quente não deve ficar muito tempo sem utilização, podendo causar danos e até mesmo oxidação e vazamento, sendo necessário sua substituição, levando o veículo ao superaquecimento em casos de vazamento.

Após o término da operação limpeza, respeitar a proporção recomendada pelo fabricante na composição da solução arrefecedora (geralmente à base de etilenoglicol, na proporção de 60% de água e 40% de aditivo concentrado).

Finalizando, é importante retirar totalmente o ar do sistema, seguindo as orientações do fabricante (em alguns modelos existem torneiras ou válvulas em pontos elevados do sistema, para a realização desta sangria). Caso não seja executada corretamente a retirada total ou parcial do ar do interior do sistema, pode ocorrer um superaquecimento do motor, com graves conseqüências ao seu funcionamento e a sua durabilidade.

Em suma, deve ser observado o aspecto externo do radiador, resquícios de vazamento de solução arrefecedora (aditivo) pelas junções das mangueiras e abraçadeiras do sistema, observe atentamente o estado do reservatório/vaso expansor, excesso de ferrugem, vazamentos pela tampa e água suja, são indicadores de manutenção deficitária.

Paulo Roberto Poydo

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