SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DEL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA
Importancia y modelización de los sistemas de refrigeración de motores de combustión interna como el honda accord 94.
En un motor de combustión interna, la combustión de aire y combustible tiene lugar dentro del cilindro del motor y se generan gases calientes con una temperatura de los gases de alrededor de 2300-2500°C, lo que puede resultar no sólo en la quema de la película de aceite entre las partes móviles, sino también en el agarrotamiento o soldadura de la papelería y los componentes móviles. Esta temperatura debe reducirse de tal manera que el motor funcione con la máxima eficiencia, promoviendo una alta eficiencia volumétrica y asegurando una mejor combustión sin comprometer la eficiencia térmica debido al sobreenfriamiento. Lo más importante es que el motor debe funcionar tanto en el sentido de funcionamiento mecánico como de fiabilidad. En resumen, el enfriamiento es una cuestión de igualación de la temperatura interna para evitar el sobrecalentamiento local, así como para eliminar la energía calorífica suficiente para mantener una temperatura de trabajo general práctica.
También es importante señalar que alrededor del 20-25% del calor total generado se utiliza para producir potencia de frenado (trabajo útil). El sistema de enfriamiento debe estar diseñado para eliminar entre el 30 y el 35% del calor total y el calor restante se pierde en la fricción y es arrastrado por los gases de escape.
sistema de enfriamiento del motor de combustión interna
El diseño de los sistemas de refrigeración depende de si el motor está refrigerado por aire o por líquido. La refrigeración por aire se utiliza generalmente en motores pequeños en los que se proporcionan aletas o superficies extendidas en las paredes del cilindro, la culata, etc. El calor generado debido a la combustión en el cilindro del motor será conducido a las aletas y cuando el aire fluye sobre las aletas, el calor será disipado al aire. La cantidad de calor disipado en el aire depende de: Cantidad de aire que fluye a través de las aletas, superficie de la aleta y conductividad térmica del metal utilizado para las aletas.En los métodos de refrigeración por agua, se proporcionan camisas de agua de refrigeración alrededor del cilindro, la culata, los asientos de las válvulas, etc. Cuando el agua circula a través de las camisas, absorbe el calor de combustión. Esta agua caliente será enfriada en el radiador en parte por un ventilador y en parte por el flujo desarrollado por el movimiento de avance del vehículo. El agua refrigerada vuelve a circular a través de las camisas de agua, ya sea a través de una bomba o termosifón, que se basa en el principio de la diferencia de densidad en el fluido de trabajo.
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Puertos de agua de enfriamientoFigura 1: Puertos de agua de enfriamiento en un bloque de cilindros de motor de CI
La figura 1. muestra la camisa de agua de refrigeración para un bloque de cilindros de motor de CI. La camisa de refrigeración del motor tiene una forma compleja y está influenciada por muchos factores, incluyendo la forma del bloque del motor y la temperatura óptima a la que funciona el motor. Una camisa de refrigeración grande sería efectiva para transportar el calor lejos de los cilindros, pero hace que el motor sea voluminoso y más pesado. La camisa de agua de refrigeración debe ser optimizada teniendo en cuenta tanto la eficacia de refrigeración como el peso del motor. Por lo tanto, el flujo a través de la camisa de refrigeración necesita ser optimizado desde la entrada a la salida cubriendo longitudinalmente a lo largo de la geometría, así como pasando del bloque de cilindros a la culata. La optimización se realiza con el objetivo de minimizar la pérdida de presión del fluido entre la entrada y la salida y obtener una distribución uniforme del caudal a cada cilindro en el bloque motor y velocidades uniformes a lo largo de su caudal.
La camisa de refrigeración del motor es de geometría compleja y realizar una simulación 3D sobre ella es una tarea bastante compleja que implica generar la geometría 3D con todos los detalles intrincados y preparar el modelo para realizar análisis de transferencia de calor conjugado. Como paso inicial es aconsejable realizar un simple análisis de la red de calor y flujo 1D para obtener la distribución de la transferencia de calor y los datos para crear el modelo 3D
