Sistema de arrefecimento do motor do carro

Menos de uma quarta parte de energia calorífica desenvolvida num motor de explosão é convertida em trabalho útil. O calor restante deve ser dissipado para que nenhum dos componentes do motor aqueça a ponto de deixar de funcionar. Quando se pisa a fundo no acelerador, cerca de 36% do calor desaparecem pelo sistema de escapamento, 7% perdem-se devido a atritos internos e no aquecimento do óleo de lubrificação e 33% dissipam-se no sistema de arrefecimento.

Existem dois tipos de sistema de resfriamento: direto e indireto. No sistema direto, o ar circula através das aletas existentes no exterior dos cilindros e na cabeça dos cilindros, já no sistema indireto, um líquido de resfriamento, normalmente água, circula pelos canais existentes no interior do motor.

O sistema de arrefecimento do motor utilizando a água para resfriar e aquecer
O sistema de arrefecimento do motor utilizando a água para resfriar e aquecer

Um sistema moderno de resfriamento por água apresenta as seguintes partes essenciais:

  • Uma camisa de água, que rodeia as partes quentes do motor, tais como os cilindros, as câmaras de explosão e as saídas do escapamento;
  • Um radiador, no qual a água quente proveniente do motor é arrefecida pelo ar;
  • Um ventilador, que faz circular o ar através do radiador;
  • Mangueiras existentes na parte superior e inferior do radiador e que ligam este ao motor para estabelecer um circuito fechado;
  • Uma bomba, que faz circular a água;
  • Um termostato, montado na saída da água do motor e que reduz a circulação da água até que o motor atinja a temperatura normal de funcionamento;
  • Uma tampa de pressão existente no radiador e destinado a elevar o ponto de ebulição da água, evitando assim a formação de bolsas de vapor junto às câmaras de explosão.

Para o perfeito funcionamento de um motor, seja qual for sua velocidade, a temperatura do líquido de arrefecimento num ponto próximo do termostato, deve elevar-se entre 80 e 115ºC. Os motores podem, contudo, sobre aquecer como, por exemplo, quando há falta de água no radiador ou em subidas longas.

Com uma tampa de pressão regulada para 0,5 kg/cm2., a água ferverá apenas depois de atingir 112ºC ao nível do mar. O seu ponto de ebulição descerá cerca de 1,1ºC por cada 300 metros de aumento de altitude.

A utilização de uma tampa de maior pressão para uma pressão mais elevada pode causar danos se o motor e o sistema não tiverem sido calculados para pressões mais elevadas.

Quando o veículo tem o motor na frente, o ar frio é aspirado através da grade e passa pelo radiador pela ação do ventilador. No motor montado transversalmente, em alguns casos o ar passa através de um radiador lateral.

Já no motor montado na parte traseira do veículo, o ventilador funciona de maneira análoga ao ventilador de um motor à frente.

Arrefecimento do radiador pela corrente de ar
Arrefecimento do radiador pela corrente de ar

Bomba de água

Nos motores modernos, a bomba de água está montada na parte da frente do bloco e é acionada pela correia do ventilador. É a bomba de água que alimenta a camisa de água do motor com água fria proveniente do depósito inferior do radiador. A água aquecida pelo motor circula então através do cabeçote e, passando pelo termostato, regressa ao depósito superior do radiador.

Bomba de água do motor
Bomba de água do motor

Uma pequena quantidade da água que segue para o aquecimento e, em alguns modelos de automóveis, para o coletor de admissão retorna ao radiador sem passar pelo termostato.

O rotor da bomba consiste num disco com palhetas que atira a água de encontro à carcaça da bomba, por ação da força centrífuga e a impele, devido à forma da carcaça, para a camisa de água. Um retentor veda a passagem da água ao longo do eixo do rotor.

Quando o termostato reduz a circulação da água através do radiador, a bomba continua trabalhando, fazendo a água circular somente pelo motor através de um tubo de derivação.

Resfriamento de ar

O resfriamento por ar sem condutores próprios e sem circulação forçada por meio de ventilador não permite um efeito uniforme em todos os cilindros, principalmente nos motores em linha pois, neste caso, os cilindros montados atrás seriam pouco arrefecidos pela corrente de ar proveniente da grade existente na frente do carro.

Para resolver esta dificuldade, os motores arrefecidos a ar possuem um ventilador que faz incidir sobre os cilindros uma corrente de ar. Um controle termostático regula o fluxo do ar para garantir as condições térmicas satisfatórias para o funcionamento do motor. Um motor arrefecido por ar é muito mais ruidoso que um motor arrefecido por água, já que a camisa de água amortece uma grande parte do ruído do motor.

Como funciona o motor arrefecido a ar
Como funciona o motor arrefecido a ar

Radiador

O radiador destina-se a dissipar o calor da água quente que circula no sistema de arrefecimento. É composto por dois depósitos de água: um superior e outro inferior, entre os quais existe um corpo central – a colmeia -, normalmente constituído por tubos metálicos de paredes delgadas. A água quente entra no depósito superior, vinda da camisa de água, através do termostato e desce pelo interior da colmeia, dissipando o calor. Os tubos têm aletas que proporcionam uma maior área de contato com o ar de resfriamento para facilitar a troca de calor.

Os diferentes tipos de colméia de radiador
Os diferentes tipos de colmeia de radiador

A água arrefecida passa para o depósito inferior e retorna ao motor através da bomba de água. Em grande número de radiadores existe um espaço entre a superfície da água e a parte de cima e interior do depósito superior, a fim de permitir a expansão da água. Qualquer água (ou vapor) em excesso escorre para o solo pelo tubo-ladrão do radiador.

Em alguns radiadores atuais, o tubo-ladrão conduz a água para um depósito de expansão suplementar, separado do radiador. Quando a água arrefece, regressa ao depósito superior do radiador. Este dispositivo é designado por um sistema de circuito fechado.

O radiador não é hermeticamente fechado e com isso perde-se com o passar do tempo parte da água que circula por ele. Essa água deve ser reposta de forma a não prejudicar a refrigeração do motor. Quanto mais livre de impurezas a água que for reposta tiver melhor porque evitará a formação de crostas na tubulação prejudicando a circulação de água.

Arrefecimento da água no radiador
Arrefecimento da água no radiador

Aditivo

A água misturada ao aditivo do radiador deve ser trocada anualmente, já que o aquece e esfria do dia a dia muda as características do aditivo do liquido de arrefecimento. Em tempo frio, a água pode congelar e provocar a ruptura do radiador ou do bloco do motor de um automóvel que tenha ficado exposto às condições atmosféricas. É também possível que o radiador congele e arrebente enquanto o automóvel estiver circulando – ainda que a água no motor esteja fervendo -, devido ao fato de o termostato não permitir a passagem da água quente do motor para o radiador antes que o motor atinja uma temperatura determinada. Se um automóvel circular num meio ambiente onde a temperatura for abaixo de 0°C, a água do radiador poderá congelar antes da abertura da válvula do termostato.

Pode-se evitar o congelamento da água do radiador adicionando-lhe um produto químico, normalmente o etileno-glicol, para baixar o seu ponto de congelamento. Existem à venda produtos anticongelantes de boa qualidade que contém um aditivo inibidor de corrosão, à base de sódio.

Válvula termostática

A função do termostato consiste em impedir a passagem da água fria vinda do radiador enquanto o motor está frio. Utilizam-se dois tipos de termostato: o de fole e o de elemento de cera. O primeiro é constituído por uma cápsula em forma de sanfona cilíndrica, de chapa de metal extremamente delgada, contendo um fluído volátil.

O termostato de elemento de cera compõe-se de um diafragma de borracha rodeado por cera e com uma haste em forma de lápis. A cera está contida numa cápsula estanque de latão em contato com a água. Enquanto a cera está fria, a válvula permanece fechada e a água não pode circular entre o radiador e o motor. Quando a cera aquece, derrete-se e expande-se, empurrando a cápsula para baixo, abrindo assim a válvula.

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