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Introdução
Todos os motores de combustão interna (IC) (quatro tempos e dois tempos) requerem algum tipo de controle de temperatura para evitar superaquecimento e falhas. Alguns motores são arrefecidos a ar, enquanto outros são arrefecidos a água.
Como regra geral, motores pequenos (moto, cortador de grama etc.) podem ser arrefecidos a ar, enquanto motores maiores devem ser arrefecidos a água por várias razões:
- A água é abundante e facilmente disponível na maioria dos locais.
- A água tem uma capacidade de remoção de calor superior ao ar, proporcionando maior eficiência de arrefecimento.
- A água pode ser arrefecida remotamente, permitindo um design de sistema de arrefecimento mais flexível.
Uma temperatura de água de arrefecimento de aproximadamente 80°C (176°F) e uma pressão de água de arrefecimento de 3 bar (44 psi) é padrão para a maioria dos motores operando sob carga.
A água de arrefecimento é frequentemente chamada de 'água de jaqueta' devido à 'jaqueta' de água que envolve a câmara de combustão.
Componentes do Sistema de Arrefecimento por Água
Um sistema de arrefecimento por água do motor consiste em um termostato, camisa do cilindro, bomba de água de arrefecimento e um trocador de calor (radiador).
Sistema de Arrefecimento por Água do Motor
Uma bomba de água de arrefecimento é essencial para a circulação da água de arrefecimento por todo o motor. A bomba é acoplada diretamente ao virabrequim do motor, e sua velocidade e pressão de saída são proporcionais à velocidade do motor. A maioria das bombas é acoplada ao motor usando uma correia, engrenagem ou corrente, mas isso depende do tamanho do motor; motores muito grandes usam bombas centrífugas acionadas por motores elétricos.
Um termostato regula a temperatura da água de arrefecimento e, consequentemente, a temperatura do motor. O termostato pode aquecer rapidamente o motor desviando o radiador, ou resfriar o motor direcionando a água de arrefecimento para o radiador. Sua principal função é garantir que o motor não superaqueça.
Um radiador dissipa o calor e evita o superaquecimento do motor. Em um automóvel, o meio de arrefecimento é o ar, mas motores maiores frequentemente usam um líquido como meio de arrefecimento, por exemplo, motores de navios usam água do mar.
Radiador do Motor
A camisa do cilindro garante que a água de arrefecimento seja distribuída uniformemente por todo o revestimento do cilindro. A combustão ocorre dentro do revestimento do cilindro (câmara de combustão), consequentemente, este espaço é a parte mais quente do motor e deve ser adequadamente arrefecido. A água de arrefecimento entra na base da camisa e é descarregada no topo.
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Como funcionam os Sistemas de Arrefecimento por Água do Motor?
Quando a água de arrefecimento (água de jaqueta) está fria, o termostato desvia o radiador e a temperatura da água de arrefecimento aumenta gradualmente até atingir a temperatura ideal.
Quando a água de arrefecimento está muito quente, o termostato a direciona para o radiador, onde o calor é dissipado para que o motor não superaqueça.
Clique aqui para aprender como funciona um termostato.
Anticongelante e Expansão Térmica
O sistema de arrefecimento por água é tratado com anticongelante para evitar que a água congele em temperaturas abaixo de zero (<0°C). Se a água de arrefecimento congelar, o motor pode ser gravemente danificado, pois a água se expandiria e exerceria grandes tensões mecânicas sobre os componentes do motor. Não é incomum que o bloco do cilindro rache se a água de arrefecimento congelar.
Um tanque de expansão é instalado para acomodar a expansão térmica da água de arrefecimento caso haja excesso de líquido no sistema. O líquido em expansão geralmente abre uma válvula no topo do radiador e é direcionado para uma área de armazenamento remoto, como um tanque de expansão.
Inibidores de Corrosão
Inibidores de corrosão são adicionados ao sistema de arrefecimento por água para proteger os componentes internos do motor. Os inibidores mantêm as superfícies de troca de calor do motor limpas e evitam o acúmulo de incrustações ou ferrugem. A incrustação das superfícies dentro do sistema de arrefecimento reduziria a taxa de transferência de calor e aumentaria o risco de superaquecimento do motor devido à falta de arrefecimento.
Componentes do Modelo 3D
Este modelo 3D mostra todos os principais componentes associados a um típico sistema de arrefecimento por água do motor, incluindo:
- Termostato
- Bomba de Água de Arrefecimento
- Radiador (Trocador de Calor)
- Tanque de Expansão
- Camisa do Cilindro
Recursos Adicionais
https://www.carparts.com/classroom/coolingsystem.htm
https://www.howacarworks.com/basics/how-an-engine-cooling-system-works