Mantenimiento del Sistema de Enfriamiento en Motores Diesel

Mantenimiento del Sistema de Enfriamiento en Los Motores Diesel Pesados

Los motores diesel han sido diseñados para ofrecer un alto rendimiento en término de potencia, economía y  durabilidad; características que lo han convertido en la opción preferida de los fabricantes de vehículos pesados, maquinaria y equipo industrial para satisfacer la demanda de sus exigentes usuarios. Estos motores han sido diseñados y fabricados utilizando lo más avanzado de la tecnología para ofrecer estas características de rendimiento por muchos años en los cuales operan por miles de horas aún funcionando bajo condiciones severas de operación. 

Los fabricantes de motores diesel han aumentado las temperaturas de operación del motor con el fin de mejorar la eficiencia del mismo y de prolongar la durabilidad de los componentes internos.  Estos cambios en las condiciones de operación del motor van de la mano de cambios en las características de diseño y funcionabilidad del sistema de enfriamiento, el cual debe ser más eficiente y funcionar a la perfección bajo cualquier condición.  De tal manera que la verificación periódica del funcionamiento del mismo y el cumplimiento de las recomendaciones de mantenimiento son particularmente importantes. El sobrecalentamiento, el enfriamiento excesivo, las picaduras, la erosión por cavitación, las culatas rajadas, el atascamiento de pistones, y el taponamiento del radiador son síntomas típicos de fallas del sistema de enfriamiento.

Sin embargo, es común que algunos usuarios y mecánicos obvien las recomendaciones de los fabricantes de estos motores en cuanto al mantenimiento y operación correctos, lo que ocasiona que se presenten problemas que disminuyen la vida útil del motor, en algunas ocasiones en forma drástica.   En boletines anteriores sobre el análisis de fallas en los motores diesel hemos mencionado la alta incidencia de causas de que se relacionan a la operación inadecuada del motor, tanto en lo que se refiere a funcionamiento fuera de los parámetros normales como a excesos en la exigencia del motor; además del alto porcentaje, cercano al 34% de los casos en donde la falta de mantenimiento de los diferentes sistemas del motor ocasiona daños prematuros y severos al motor

En la mayor parte de los casos, la falta de información, el desconocimiento de las recomendaciones del fabricante y las malas praxis (costumbres y mitos); son las que generalmente ocasionan gastos cuantiosos en el mediano y largo plazo, ocasionando al usuario grandes pérdidas en la inversión realizada para una reparación del motor.  Los usuarios tratan de economizar en el mantenimiento sin medir el impacto en el largo plazo.  
Y precisamente dentro de los problemas de mantenimiento nos encontramos que los relacionados al Sistema de Enfriamiento son los más comunes y los que causan el deterioro de los componentes afectando el rendimiento y durabilidad del motor.   La poca frecuencia de verificación del correcto funcionamiento de todos los componentes del sistema de refrigeración, la eliminación del termostato para tratar de minimizar un problema de alta temperatura, y la no utilización de un aditivo adecuado para el sistema de refrigeración; son algunas de las prácticas comunes de los usuarios de motores diesel que ocasionan estos gastos cuantiosos.
El sistema de enfriamiento del motor es el encargado de transferir el calor generado por la combustión y la fricción hacia el medio ambiente y de esta manera mantener controlada la temperatura de operación del motor.  El refrigerante circula por los pasajes del motor llamados camisas de refrigerante o de agua y debe absorber el calor de las superficies calientes del motor y trasladarlo al radiador, en donde se transfiere a la atmósfera.   El sistema de enfriamiento también ayuda a mantener la temperatura correcta del motor, de la transmisión y del sistema hidráulico mediante el uso de enfriadores de aceite. 
Este sistema está compuesto por una serie de dispositivos, entre los que podemos mencionar: Radiador, Depósito de reserva, Bomba de Agua, Mangueras, Ductos, Termostato, Tapón, Ventilador, Sensores de Temperatura, Enfriadores auxiliares, Líquido Refrigerante, etc.

Siendo un sistema tan complejo e importante dentro del funcionamiento del motor, se hace indispensable darle el mantenimiento adecuado y realizar verificaciones periódicas del estado de cada uno de sus componentes y del funcionamiento.   Esto es más crítico en los motores diesel pesados de fabricación más reciente ya que estos generan potencias elevadas, son más eficientes en cuanto al rendimiento y durabilidad; además de que utilizan nuevos sistemas de enfriamiento en los cuales la norma es operar a temperaturas más elevadas pero con más eficiencia en la transferencia de temperatura.  

Mantenimiento del Sistema de Refrigeración

El mantenimiento del sistema de refrigeración de los motores diesel pesados requiere además de la verificación de funcionamiemto de sus componentes; la limpieza periódica del sistema y la utilización de una mezcla adecuada en la composición del líquido refrigerante  que permita transferir adecuadamente la temperatura generada por la combustión y que brinde protección a todos lo elementos del sistema.  La mayor parte de los fabricantes de equipo original recomiendan generalmente para sus motores con camisas reemplazables (camisas húmedas), utilizar una mezcla en una proporción de 50/50 de agua destilada  y un anticongelante que cumpla las especificaciones para estos motores.  Adicionalmente se debe agregar aditivos suplementarios para el control de la acidez con un promedio de 3 a 6 % de acondicionador para prevenir la corrosión.   Esta proporción puede variar cuando las condiciones climáticas lo ameriten. 

Los anticongelantes (anti-freeze) que forman parte de la mezcla recomendada para ser utilizada en el sistema de enfriamiento son indispensables para el óptimo funcionamiento del sistema debido a sus características.  Estos ofrecen las siguientes ventajas: aumenta la temperatura de ebullición; disminuye la temperatura congelamiento; protege contra corrosión; lubrica la bomba de agua y otros sellos.  Uno de los errores más comunes es creer que la única cualidad del anticongelante es evitar el congelamiento del líquido refrigerante y no tomar en cuenta sus otras ventajas.  Por ello es que se recomienda utilizarse aún cuando el motor no funcione a temperaturas bajo cero.  La integridad y limpieza del sistema de refrigeración, la temperatura y la presión de operación, son factores primordiales para prolongar la duración de las camisas y del motor en general.    No se recomienda utilizar aditivos selladores ni aceites solubles en el sistema de enfriamiento ya que estos pueden obstruir los filtros;  taponear el radiador y los enfriadores; dañar los termostatos, mangueras y sellos; y corroer el latón y el cobre.

A continuación enumeramos detalles acerca de los principales componentes del sistema de refrigeración: su función, características, recomendaciones de verificación y mantenimiento.


Bomba de agua: La bomba de agua provee circulación contínua del refrigerante cada vez que el motor gira y por ende está expuesta a problemas relacionados al sellado, principalmente cuando su sello se daña, ocasionando fugas del líquido hacia el exterior.  Entre las causas principales de daños en los sellos de la bomba se encuentran: falta de lubricación, contaminantes abrasivos en el sistema por falta de control de la oxidación o por mala filtración; y movimiento excesivo del eje por daño en los rodamientos.   A su vez, este daño en los rodamientos es provocado en gran parte por el ajuste excesivo de las correas de tensión.   Hay que tomar en cuenta que la bomba de agua, tanto su carcasa, y en algunos casos su turbina (propela) son de hierro fundido por lo que están expuestas a la oxidación y cavitación.


Radiador: Es el elemento que utilizan los motores refrigerados por líquido para realizar el intercambio de calor entre el líquido refrigerante y la atmósfera. Está formado por dos depósitos unidos por un panel de pequeños conductos. El agua caliente entra al radiador por un depósito y tiene que pasar al otro depósito a través de los pequeños conductos del panel a los que cede el calor porque están más fríos. El aire de la marcha atraviesa el panel por la parte exterior de los conductos y recoge el calor de éstos, volviendo a bajar su temperatura.
Podemos encontrar diferentes materiales para la fabricación de los radiadores: cobre, aluminio, materiales plásticos para fabricar los depósitos. Los radiadores utilizados en los circuitos de lubricación para enfriar el aceite se basan en el mismo principio.   En cuanto a su mantenimiento es importante utilizar los aditivos correctos y realizar limpiezas periódicas a este elemento y todo el sistema de refrigeración para mantenerlos operando eficientemente. 

Ventilador: El ventilador introduce a la fuerza el aire alrededor de los tubos del radiador para transferir el calor hacia afuera del refrigerante y bajar a temperatura. Los ventiladores se impulsan con polea desde el cigüeñal.   Algunos de ellos están colocados sobre dispositivos que desconectan su accionar permanente con la finalidad de disminuir la pérdida de potencia del motor.  Sensores de temperatura determinan su conexión en forma automática únicamente en rangos predefinidos de temperatura.

Tapa del Radiador: Esta mantiene la correcta presión interna así como el volumen del refrigerante en el sistema de enfriamiento.  Además controla el flujo del refrigerante entre el radiador y el tanque de recuperación.  Tomando en cuenta estas importantes funciones dentro de la operación del sistema de enfriamiento, debemos darle especial importancia a la verificación de funcionamiento del mismo ya que una falla en la válvula de alivio podría provocar por un lado sobrepresión del sistema que dañaría las mangueras y el radiador; o por el contrario, en caso de fallar la válvula de presión es sistema sufriría una despresurización que ocasionaría fugas del líquido refrigerante.

Se recomienda verificar la condición de la tapa del radiador en forma periódica o cuando se  presente un problema de sobrecalentamiento en el motor del vehículo.  La tapa del radiador tiene una capacidad en presión determinada por lo que no se debe utilizar siempre la tapa con  la presión recomendada para no poner en riesgo la vida del motor.

Enfriadores de Aceite: La función de los enfriadores de aceite es mantener la temperatura del motor, la transmisión y el aceite hidráulico. Hay dos tipos básicos: de aceite a refrigerante y de aceite a aire. 

Termostato: Es el encargado de controlar la temperatura del motor a partir del direccionamiento del flujo del líquido refrigerante a los conductos y galerías del motor, enfriador y radiador.   Este funciona mediante la expansión y contracción de una válvula que sella o permite el paso del flujo dependiendo de la temperatura y de la graduación especificada.  En su mayor parte contienen parafina encapsulada que se expande al aumentar la temperatura, esta a su vez empuja un disco que permite el paso del fluido. Cuando el fluido baja su temperatura un resorte regresa el disco a su posición inicial cerrando el paso.

Cuando el motor está frío, el termostato permite circular el refrigerante sólo por el motor, desviándolo del radiador (para ayudar a mantener caliente el motor). Cuando el motor está a la temperatura de operación adecuada, el termostato se abre para permitir que el refrigerante fluya a través del radiador (de este modo se efectúa el enfriamiento). El termostato se abre y se cierra continuamente, a medida que cambia la temperatura.

Estas características le permiten ayudar al motor a calentar más rápida y uniformemente durante el arranque en frío; y a mantener rangos de temperatura adecuados durante la operación normal evitando cambios bruscos que podrían dañar componentes vitales como culatas de cilindro, pistones, anillos y cojinetes.  

Siendo un componente metálico muy preciso en su funcionamiento, diseño y construcción, también está expuesto a problemas de mal funcionamiento por oxidación y/o falta de lubricación por lo que se debe de tomar en cuenta las características y limpieza del líquido refrigerante para evitar problemas relacionados el termostato.

Es común observar como algunos mecánicos y usuarios eliminan el termostato para disminuir la temperatura de operación del motor en casos que se presenten problemas de alta temperatura sin percatarse de los graves problemas de operar el motor en rangos bajos.  Dentro de estas consecuencias podemos mencionar: aumento de la cavitación de camisas de cilindro, generación de ácidos sulfúricos y deterioro y/o daño severo a pistones y culatas por cambios bruscos de temperatura.  

Problemas relacionados con el mal mantenimiento del sistema de refrigeración

Por ser este sistema vital para el buen funcionamiento del motor, la ausencia o el incorrecto mantenimiento del sistema de refrigeración puede generar una serie de problemas tanto en el corto como en el mediano plazo entre los cuales podemos resaltar el sobrecalentamiento, las fugas de líquido refrigerante, y el deterioro de componentes vitales como el termostato, la bomba de agua y principalmente los componentes de cilindro.   Tanto los fabricantes de motores como de repuestos han dedicado muchos años y esfuerzo al análisis de fallas relacionados al mal mantenimiento y principalmente al deterioro de las camisas de cilindro por causa del fenómeno conocido como cavitación, que deteriora la superficie exterior que está en contacto con el refrigerante durante la operación.  Sobre este fenómeno hemos comentado en otros boletines y en nuestros afiches de análisis de fallas que están disponibles con nuestros distribuidores de partes FP Diesel y en la página patrocinada por nuestra empresa: www.itacr.com