Nuevas tecnologías:
Ventilador Visco
Las investigaciones realizadas por el doctor en ciencias técnicas y académico Valentín Lukanin del Centro de Desarrollo de Motores Térmicos de la universidad Tecnológica de Moscú, en Rusia, han demostrado que el 95 por ciento de los motores de automóviles con ventilador fijo funcionan sobreenfriados durante el 90 por ciento de su tiempo de trabajo. La utilización de termostatos, que reducen la circulación del líquido en el sistema, no elimina la posibilidad de sobreenfriamiento de los propulsores. Para evitar esto, el ventilador tiene que tener algún mecanismo automático que lo desacople de acuerdo a la temperatura ambiente y lo vuelva a acoplar cuando es necesario. Los principales parámetros del sistema de enfriamiento se eligen durante el diseño de tal manera que se asegure la termodisipación requiera cuando el automóvil se mueve con la mayor relación de transmisión (la más corta) a baja velocidad (12 - 15 km/h) y a elevada temperatura del aire ambiental (+40ºC). Para las demás condiciones de funcionamiento la superficie de disipación del calor y Espectacular ventilador automático del motor bóxer directamente enfriado por aire del legendario Porsche Carrera.
el suministro del ventilador resultan excesivos. Por ello se prevén dispositivos especiales que mantienen automáticamente la temperatura del líquido de enfriamiento o de las paredes de los cilindros y sus tapas en los motores directamente enfriados por aire. De acuerdo a lo que señala el ingeniero Mike Betz de la división motores Diesel de la firma Caterpillar de los Estados Unidos, un motor Diesel a plena carga necesita el funcionamiento del ventilador todo el tiempo, mientras que cuando hace mucho frío, el régimen de giro del ventilador automático puede reducirse de manera tal que se ahorra un 50 por ciento de potencia de accionamiento. Con carga motriz muy baja y constante, se llega al límite que el ventilador solo trabaja el cinco por ciento durante la operación del motor. Estamos hablando de ventiladores que, si bien tienen un sistema de regulación de velocidad, necesitan la correa que los impulsa desde la polea del cigüeñal del motor. Caso contrario es el de los ventiladores eléctricos que obtienen su energía de la batería del automotor. Cuando se aplicaron en masa los motores transversales en los modelos de tracción delantera, los motores eléctricos ocuparon (con la excepción del primitivo MINI) y ocupan un rol imprescindible. Esto es así por la ubicación del radiador, que no permite aplicar ventiladores fijos o automáticos movidos por correas. El tema es distinto en los motores en línea de ubicación delantera en el sentido de la marcha, que sí admiten todo tipo de ventilador.
El porqué de los ventiladores viscosos
La parte de la hidráulica que trata de los fluidos en equilibrio se denomina hidrostática, y en ella basan su funcionamiento los ventilador “visco”, una marca registrada por la empresa alemana Behr. Este tipo de ventilador es propulsado mecánicamente desde el eje del motor, como hemos señalado, y su característica principal es su gran precisión en el funcionamiento, superior al de los motores eléctricos “puros”, es decir los que no se combinan con otros dispositivos. Además, no producen ruido como los eléctricos, no requieren mantenimiento, ahorran potencia del motor, aseguran un rápido calentamiento de la máquina y aumentan la vida útil de las correas de impulsión. En un principio, los ventiladores viscosos se aplicaron en camiones y vehículos comerciales y de allí pasaron a los automóviles y se aplicaron en modelos de Volvo, Mercedes-Benz, BMW y muchas otras marcas, como Porsche en sus motores enfriados directamente por aire de anterior generación. Sin embargo, fueron perdiendo el mercado de los automóviles y se pasaron a los comerciales livianos, como el Mercedes-Benz Sprinter, el Ford Transit y otros modelos de diferentes fabricantes.
En automóviles siguen empleándose en algunos modelos de Rolls-Royce y Bentley. En los ventiladores de acoplamiento viscoso la regulación se realiza de forma ininterrumpida.
El principio de funcionamiento
En estos ventiladores hidrostáticos, con paletas de plástico de ingeniería, existe en su núcleo un embrague del tipo viscoso, con la interposición de un aceite de siliconas, cuya cantidad varía de 30 a 50 centímetros cúbicos, de acuerdo al tamaño el ventilador, contenido en una cámara. Los diseñadores han elegido al aceite de siliconas para el ventilador hidráulico porque éste se caracteriza por su alto índice de viscosidad, es decir que su viscosidad no se modifica con los cambios en la temperatura. Conserva su “cuerpo” tanto con el motor frío como caliente y ello es exactamente lo que necesita el ventilador automático para funcionar correctamente. En los ventiladores visco sin control electrónico, un bimetal (que se doble por efectos de la temperatura) instalado en el frente del núcleo acciona una válvula interior de acuerdo con la temperatura del aire de la marcha. De este modo, entrando más o menos aceite en la cámara el mismo acciona de manera diferente a los discos que provocan el acople o desacople del ventilador. Recordemos que la impulsión por correa actúa de manera permanente, pero no así el ventilador. El núcleo es de aluminio y en su parte exterior posee pequeñas aletas de disipación del calor. Un ventilador fijo llega a absorber 20 CV del motor, mientras que uno viscoso solo toma del propulsor 5,5 CV. También el primero puede rotar a 5.000 rpm, mientras que uno viscoso llega a las 2.500 rpm con la misma capacidad de enfriamiento pero “robando” menos CV de la planta motriz. El ventilador viscoso no se detiene nunca por completo; bajo ciertas condiciones de marcha, apenas rota, y ello es debido a que siempre hay un cierto resbalamiento en el acoplamiento viscoso con aceite de siliconas.
Gestión computarizada
Para hacer aún más preciso el funcionamiento de los ventiladores de acoplamiento viscoso, y para que no dependan como dato de entrada solamente del registro de la temperatura exterior, ahora se han añadido componentes eléctricos y electrónicos a su núcleo y que son controlados por la computadora del motor (ECU, Electronic Control Unit), con algoritmos específicos. Estas unidades incorporan un sensor de efecto Hall (así se denomina a la influencia de un campo magnético sobre las cargas de movimiento en un conductor recorrido por una corriente eléctrica. Además del embrague viscoso hay un acoplamiento electromagnético de operación intermitente, que combina su accionar con embrague viscoso. De este modo, el núcleo y las partes que en él se encuentran reciben muchas órdenes en tiempo real de la ECU para que el ventilador opere de forma ultra precisa, logrando un balance térmico exacto que redunda en larga vida útil del motor y mínimo consumo de energía.