Los motores refrigerados por líquido poseen conductos y otros elementos que lo convierten en un sistema de mayor complejidad que el de un motor enfriado por aire. El calor generado en la culata del cilindro es absorbido por el agua que circula por los conductos y sale a la atmósfera cuando pasa por el radiador. Para llevar a cabo el proceso de refrigeración el líquido refrigerante debe circular por este sistema y para ello existen tres métodos de circulación que son:

a) Circulación por termosifón: Es un método que no utiliza medios mecánicos de circulación sino que se apoya en las propiedades del líquido como la densidad, eso significa que cuando el líquido está más caliente posee una densidad baja con la capacidad de subir, mientras que cuando está frío su densidad es alta, y puede desplazarse a las zonas inferiores. El líquido no comienza a circular cuando se llena el tanque, ni cuando se enciende el motor, sino cuando aumenta la temperatura en el cilindro del motor. En este sistema la velocidad de evacuación del líquido es muy débil.

b) Circulación por bomba: Se coloca entre el radiador y el motor en un punto bajo del circuito. La velocidad de evacuación se limita según la capacidad de la bomba, al igual que la refrigeración.

c) Circulación por termosifón y bomba: Este sistema combina los anteriores y funciona por termosifón pero con ayuda de la bomba mejorando la circulación del líquido refrigerante. La bomba puede estar fija sobre la culata o sobre el cárter de los cilindros. Está, generalmente, situada a la salida del líquido frío y dirigido hacia el cárter de cilindros. El líquido sube a continuación hacia la culata y retorna al radiador. En el caso de falla en la bomba, la circulación del líquido se convierte en 100% de termosifón.

Funcionamiento

El refrigerante se toma del fondo del radiador mediante la bomba de agua y se impulsa a través de todas las partes del motor que necesitan refrigerante, en el caso de los cilindros con camisas húmedas enfrían sus partes más calientes y la cámara de combustión. Luego el refrigerante circula de regreso a la parte superior del radiador (teniendo un radiador de flujo vertical) donde se filtra por los tubos de éste y mediante las aletas y el flujo de aire se extrae el calor y se envía a la atmósfera. En un motor no estacionario, el flujo de aire que entra a través de las rejillas del motor ayuda al enfriamiento. Pero si este motor funciona en vacío o a velocidad muy baja, el ventilador debe succionar el aire y pasarlo por el radiador, para evitar recalentamiento del motor. Algunos ventiladores tienen un embrague que los desconecta de la operación una vez que el motor alcanza cierta velocidad hacia adelante.

Estructura

El sistema de enfriamiento por medio del agua se compone de las siguientes partes: Camisas de cilindros, radiador, mangueras de conexión, ventilador, bomba de agua, tapón, termostato y líquido refrigerante.

1. Camisa de los cilindros: Transfiere el calor desde el interior de los cilindros hasta el exterior. Este tipo de camisas puede ser húmeda porque permite que el líquido refrigerante circule alrededor de los cilindros para lograr un mejor enfriamiento. Las camisas de agua o húmedas no sólo rodean el cilindro sino también la cámara de combustión, los asientos de las bujías, los asientos y guías de las válvulas y las partes en contacto con los gases producto de la combustión.

2. El radiador: Disipa el calor mediante el flujo de aire; el líquido recuperado se enfría para hacerlo circular de nuevo. Consiste en dos tanques metálicos o plástico que están conectados uno contra otro por medio de un núcleo (malla de tubos delgados y aletas). Las mangueras se utilizan para unir el radiador al motor dando elasticidad al conjunto. Estas se sujetan con abrazaderas metálicas a los tubos que salen de ambos elementos. Los radiadores que tienen el tanque de entrada en la parte superior y el tanque de salida en la parte interior se llaman radiadores de flujo vertical. Los radiadores que poseen un tanque a cada lado se llaman radiador de flujo horizontal. En este tipo de radiadores el tanque de entrada está conectado con el termostato, mientras que el tanque de salida está conectado a la entrada de la bomba de agua.Núcleo del radiador: Puede construirse de tres tipos: tubular, de panal y láminas de agua.

1) Radiador con núcleo tipo tubular: Tiene unos tubos por los que el líquido refrigerante pasa, este liquido viene de las camisas de los cilindros y de la culata. El aire circula alrededor de los tubos y las aletas. Las aletas pueden ser perpendiculares a los tubos o intercalas en acordeón entre los tubos.

2) Radiador con núcleo tipo panal: Este tipo fueron usados antes en motores grandes y potentes, ahora poco, debido a su elevado precio y complejidad de su construcción (gran parte soldada). Son construidos por grupos de pequeños tubos horizontales que logran hacer una gran superficie de refrigeración.

3) Radiador con núcleo tipo láminas de agua: Hechos por unos tubos anchos y muy chatos montados en unas ondulaciones soldadas entre sí o bien se separan y sostienen con unas finas chapas de latón, las cuales dan rigidez a los pasos hexagonales del aire formando un falso panal. En los dos casos el aire que pasa por entre los tubos chatos, enfría las láminas de agua que circula en el interior de ellos.

3. Tapón o tapa del radiador: El tapón del circuito mantiene una presión en el radiador para que el punto de ebullición sea mayor. La entrada de aire o líquido al radiador con el motor frío se produce automáticamente. La tapa del radiador en ocasiones trae dos válvulas, la primera es de alivio que limita la presión en el sistema de enfriamiento a un nivel predeterminado. La segunda es de ventilación de vacío. Si el líquido refrigerante se calienta y expande lo suficiente como para causar que la presión del sistema se eleve por encima de la presión del diseño de la tapa, la válvula de presión se abre y permite que el líquido refrigerante se escape por un tubo de sobreflujo hacia el depósito hasta que la presión se estabilice en el sistema. Cuando el líquido refrigerante se enfría, se contrae creando así un vacío resultante en el sistema de enfriamiento; este vacío hace que el líquido se retire del depósito y entre al sistema de enfriamiento a través de la válvula de vacío ubicada en la tapa del radiador o del vaso de expansión evitando la entrada de aire al sistema, lo que puede producir oxidación de las partes.

4. Mangueras de conexión: Las mangueras de conexión son todo el conjunto de tuberías de caucho que unen los diferentes componentes de un circuito de refrigeración con agua entre sí por ejemplo: radiador - culata o bomba de agua - radiador. Las mangueras del radiador pueden ser rectas, moldeadas y flexibles y se pueden acomodar según las necesidades. El constante uso de las mangueras generan su deterioro; una manguera deteriorada afecta el buen funcionamiento del sistema, se hace necesario su reemplazo según el estado de éstas. Algunos de estos tipos de mangueras son: Manguera tipo acordeón, manguera moldeada y manguera común. Abrazadera (Clamp): Para asegurar las mangueras se utilizan diversos tipos de abrazaderas, la abrazadera tipo tornillo proporciona una sujeción más efectiva y se puede retirar y utilizar varias veces.

5. Bomba del agua: Es una bomba centrífuga accionada por el motor mediante una correa. Su capacidad debe ser suficiente para proporcionar la circulación del refrigerante. Se utiliza para hacer circular el líquido refrigerante por todas las partes del circuito de refrigeración del motor; el flujo del líquido refrigerante regresa a la bomba de agua a través del desviador cuando está cerrado el termostato y por el radiador cuando el termostato está abierto.

6. El ventilador: El ventilador no sólo envía una corriente de aire alrededor del motor, sino que absorbe el aire de la atmósfera y lo hace pasar a través del núcleo del radiador a mayor velocidad proporcionando un adecuado enfriamiento. El ventilador es accionado por el motor mediante un acople en el eje de la bomba de agua y se impulsa con una correa desde la polea del cigüeñal. Algunos ventiladores incorporan un embrague con fluido de impulsión para controlar las velocidades respecto a las demandas de enfriamiento.

7. Líquido refrigerante: Es el medio que se utiliza para absorber calor desde el motor hacia la atmósfera utilizando el sistema de refrigeración. El agua es el líquido más utilizado pero debido a sus propiedades (bajo punto de ebullición y congelación) y que requiere de algunos aditivos que mejoran sus características. Estos aditivos pueden subir el punto de ebullición o de congelación, evitar la corrosión, lubricar partes del sistema, retardar la formación de sedimentos o mejorar otras propiedades. Existen varios tipos de aditivos e inhibidores especiales a base de silicatos que se agregan para prevenir la corrosión de partes de aluminio, como las cabezas de cilindros, termostato o radiador. El más común (agua - etileno glicol) utilizando una mezcla de 50:50, lo que quiere decir 50% de agua y 50% de etileno glicol como (anticongelante). Esta relación de agua a etileno glicol proporciona protección para el sistema en rangos que van hasta -37 ºC (estaciones) o en clima cálido elevando el punto de ebullición para el refrigerante hasta 130ºC.

8. El termostato: Es una válvula sensible al calor ubicada en la parte superior delantera del motor. Controla la circulación del refrigerante según rangos mínimos y máximos de operación del motor. Cuando se arranca un motor frío, cierra el flujo del refrigerante, una vez que la máquina está caliente, se abre el termostato y permite que el refrigerante atrapado fluya de regreso al radiador. Algunos funcionan bajo el principio de dilatación de una espiral metálica la cual abre o cierra una válvula en función de la temperatura necesaria para esa dilatación. Existen otros como los de válvula de mariposa y válvula de cabezal que tienen un elemento de cera que está expuesto al líquido refrigerante del motor. Cuando la cera se calienta, se expanden forzando una varilla que sale. Cuando la cera se enfría, se contrae cerrando la válvula por medio de un muelle y la varilla regresa a la posición inicial, de esta manera deja o no pasar el líquido refrigerante.