Noções básicas do sistema de arrefecimento do motor: água das camisas, ar de sobrealimentação, óleo e o radiador

De onde vem o calor

A combustão aquece as camisas dos cilindros, os cabeçotes e as válvulas de escape; a água das camisas que flui ao redor deles leva esse calor embora e mantém o metal dentro de seus limites - o circuito de água das camisas é o mais antigo e ainda o maior. O turbocompressor comprime o ar de admissão e o aquece a 150 °C e mais; resfriá-lo no resfriador de ar de sobrealimentação o torna mais denso, o que dá ao motor sua potência nominal e mantém baixas as temperaturas de combustão e os óxidos de nitrogênio. O óleo lubrificante recolhe calor dos mancais e dos pistões e é resfriado no resfriador de óleo. O combustível, em alguns motores, retorna morno dos injetores e também é resfriado.

No conjunto, o líquido de arrefecimento leva embora aproximadamente tanta energia quanto o motor entrega no eixo: um motor de 1.000 kW rejeita ao seu líquido de arrefecimento algo entre 400 e 700 kW, dependendo do motor, dos circuitos e da potência nominal. A folha de dados do motor traz os valores exatos.

Um circuito ou dois: HT e LT

Motores pequenos e médios usam um circuito. A bomba empurra o líquido de arrefecimento pelo motor; um termostato mantém a saída em torno de 85 a 95 °C enviando mais ou menos vazão ao radiador; o resfriador de ar de sobrealimentação é do tipo ar-ar na frente do radiador ou fica no mesmo circuito de água. Motores grandes - de algumas centenas de quilowatts em diante - dividem o arrefecimento em um circuito de alta temperatura (HT) para as camisas e o primeiro estágio do ar de sobrealimentação, a 90 a 100 °C, e um circuito de baixa temperatura (LT) para o segundo estágio do ar de sobrealimentação e o resfriador de óleo, a 45 a 60 °C, cada um com sua própria bomba, termostato e limites.

A divisão existe porque o ar de sobrealimentação deve terminar muito mais frio do que a água das camisas consegue deixá-lo. A temperatura de retorno do circuito LT fica, portanto, próxima da temperatura ambiente em um local quente, o que torna a serpentina LT a crítica em um projeto de radiador.

Bombas, termostatos, pressão e líquido de arrefecimento

A bomba acionada pelo motor tem uma altura manométrica fixa, e o fabricante do motor informa quanto dela pode ser usada fora do motor - a perda de carga externa máxima. Os termostatos abrem com a temperatura e encaminham o líquido de arrefecimento ao radiador ou de volta à bomba; um motor frio aquece rapidamente, um motor quente recebe o radiador por inteiro. O sistema é pressurizado por uma tampa no tanque de expansão, que eleva o ponto de ebulição e importa em altitude. O líquido de arrefecimento é uma mistura de água e glicol com inibidores, especificada pelo fabricante do motor quanto à proteção contra geada, corrosão e cavitação; a porcentagem de glicol altera a capacidade térmica e a viscosidade e é um dado de entrada do projeto do radiador.

O radiador fecha o circuito

Seja o que for que o motor faça com seu calor internamente, ele termina no radiador: um trocador de calor a ar com tubos aletados e ventiladores, montado no skid do grupo gerador com ventilador acionado por correia ou instalado remotamente com ventiladores elétricos. O radiador é projetado conforme a folha de dados do motor - calor, vazão, temperaturas, perda de carga por circuito - na temperatura ambiente e na altitude do local, e um radiador LT/HT leva os dois circuitos em uma única carcaça, com a serpentina LT primeiro no fluxo de ar. A TECS projeta e fabrica esses radiadores para motores de qualquer marca; envie a folha de dados do motor e as condições do local, e o projeto retorna como uma proposta.