Το ψυκτικό υγρό (ή αντιψυκτικό) προστατεύει τον κινητήρα σας από το πάγωμα, ενώ παράλληλα προστατεύει τα εξαρτήματα από τη διάβρωση. Διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στη διατήρηση της θερμικής ισορροπίας του κινητήρα, απομακρύνοντας τη θερμότητα.
Σε έναν βαρέως τύπου κινητήρα ντίζελ, μόνο το 1/3 της συνολικής ενέργειας που παράγεται χρησιμοποιείται για την ωφέλιμο έργο. Ένα επιπλέον 1/3 απομακρύνεται ως θερμική ενέργεια από το σύστημα εξαγωγής καυσαερίων. Το υπόλοιπο 1/3 της θερμικής ενέργειας που παράγεται απομακρύνεται από το ψυκτικό του κινητήρα.
Η θερμότητα που απομακρύνεται από το ψυκτικό υγρό εξασφαλίζει την ισορροπία στην απομάκρυνση της θερμότητας του κινητήρα, η οποία είναι κρίσιμη για τη σωστή λειτουργία του κινητήρα. Η υπερθέρμανση μπορεί να οδηγήσει σε επιταχυνόμενη υποβάθμιση του λαδιού και φθορά του ίδιου του κινητήρα.
Ενώ το νερό παρέχει την καλύτερη μεταφορά θερμότητας, η γλυκόλη χρησιμοποιείται επίσης στα ψυκτικά υγρά των κινητήρων για την προστασία από τον παγετό. Η προσθήκη γλυκόλης μειώνει ελαφρώς τη μεταφορά θερμότητας του νερού, αλλά στα περισσότερα κλίματα και εφαρμογές, η προστασία από τον παγετό είναι κρίσιμη.
Σχεδόν όλοι οι κινητήρες χρησιμοποιούν ψυκτικά με παρόμοια βασικά υγρά: ένα μείγμα 50/50 αιθυλενογλυκόλης και νερού. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι βιομηχανικοί κινητήρες μπορεί να χρησιμοποιούν άλλα βασικά υγρά, όπως νερό με πρόσθετα ή ένα μείγμα προπυλενογλυκόλης και νερού.
Εκτός από το βασικό υγρό, υπάρχουν και μικρές ποσότητες άλλων συστατικών, όπως αναστολείς διάβρωσης, χρωστικές ουσίες και άλλα πρόσθετα. Αν και αυτά τα άλλα συστατικά αποτελούν μόνο ένα μικρό μέρος του ψυκτικού υγρού, είναι αυτά που διαφοροποιούν το ένα ψυκτικό υγρό από το άλλο.
Ιστορικά, στη Βόρεια Αμερική, τα συμβατικά ψυκτικά υγρά κινητήρων είχαν πράσινο χρώμα. Σήμερα, αυτά τα πράσινα ψυκτικά υγρά χρησιμοποιούν συνήθως ένα μείγμα φωσφορικών/πυριτικών αλάτων ως κύρια συστατικά του συστήματος αναστολέων τους. Οι συμβατικοί αναστολείς, όπως τα πυριτικά και τα φωσφορικά άλατα, λειτουργούν σχηματίζοντας ένα προστατευτικό στρώμα που απομονώνει τα μέταλλα από το ψυκτικό υγρό.
Αυτοί οι αναστολείς μπορούν να χαρακτηριστούν χημικά ως ανόργανα οξείδια (πυριτικά, φωσφορικά, βορικά κ.λπ.). Επειδή αυτά τα συστήματα αναστολέων εξαντλούνται με το σχηματισμό ενός προστατευτικού στρώματος, τα συμβατικά πράσινα ψυκτικά υγρά πρέπει να αλλάζονται σε τακτά διαστήματα, συνήθως κάθε δύο χρόνια.
Έχουν αναπτυχθεί διάφορες τεχνολογίες για την προστασία των κινητήρων από τη διάβρωση. Στην Ευρώπη, τα προβλήματα με τα ανόργανα άλατα του βαρέως νερού ανάγκασαν τις τεχνολογίες ψύξης να καταργήσουν τη χρήση φωσφορικών αλάτων.
Το ασβέστιο και το μαγνήσιο, ανόργανα άλατα που βρίσκονται στο βαρύ νερό, αντιδρούν με τους αναστολείς φωσφορικών αλάτων και σχηματίζουν φωσφορικό ασβέστιο ή μαγνήσιο, το οποίο συνήθως οδηγεί σε σχηματισμό αλάτων στις θερμές επιφάνειες του κινητήρα. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια μεταφοράς θερμότητας ή διάβρωση κάτω από τα άλατα.
Για την αντικατάσταση των φωσφορικών αλάτων, τα συμβατικά ευρωπαϊκά ψυκτικά υγρά περιέχουν ένα μείγμα ανόργανων οξειδίων, όπως πυριτικά άλατα, και αναστολέων που ονομάζονται καρβοξυλικά άλατα. Τα καρβοξυλικά άλατα παρέχουν προστασία από τη διάβρωση μέσω χημικής αλληλεπίδρασης στα σημεία διάβρωσης του μετάλλου, αντί να σχηματίζουν ένα στρώμα αναστολέων που καλύπτει ολόκληρη την επιφάνεια.
Ο συνδυασμός καρβοξυλικών αλάτων και πυριτικών αλάτων ονομάζεται επίσης υβριδική τεχνολογία, επειδή αποτελεί συνδυασμό της συμβατικής ανόργανης τεχνολογίας και της πλήρως καρβοξυλικής ή οργανικής τεχνολογίας. Τα ευρωπαϊκά ψυκτικά υγρά κινητήρων διατίθενται σε διάφορα χρώματα. Συνήθως, κάθε κατασκευαστής απαιτεί διαφορετικό χρώμα.
Εικόνα 1. Πραγματική αντλία νερού από κινητήρα Caterpillar με περισσότερα από 750.000 μίλια χρησιμοποιόντας ψυκτικό υγρό παρατεταμένης διάρκειας.
Στην Ασία, προβλήματα με τις τσιμούχες των αντλιών νερού και η κακή μεταφορά θερμότητας οδήγησαν στην απαγόρευση των ψυκτικών υγρών που περιέχουν πυριτικό άλας. Για την προστασία τους, τα περισσότερα ψυκτικά υγρά περιέχουν ένα μείγμα καρβοξυλικών αλάτων και ανόργανων αναστολέων, όπως τα φωσφορικά άλατα.
Αυτά τα ψυκτικά υγρά είναι υβριδικά. Διαφέρουν από τα ευρωπαϊκά υβρίδια λόγω της απουσίας πυριτικών αλάτων. Τα ψυκτικά υγρά από ασιατικούς κατασκευαστές πρωτότυπων εξοπλισμών αυτοκινήτων (OEM) διατίθενται σε διάφορα χρώματα, όπως κόκκινο, πορτοκαλί και πράσινο.
Τα ψυκτικά με βάση το καρβοξυλικό άλας και παρατεταμένη διάρκεια ζωής αναπτύχθηκαν για να είναι αποδεκτά σε παγκόσμιο επίπεδο και να προσφέρουν ανώτερη απόδοση σε σχέση με τις υπάρχουσες τεχνολογίες. Αυτή η τεχνολογία είναι επίσης γνωστή ως τεχνολογία οργανικών προσθέτων (OAT). Επειδή τα ψυκτικά με πλήρες καρβοξυλικό άλας δεν περιέχουν πυριτικά άλατα, πληρούν τις αυστηρές απαιτήσεις των ασιατικών προδιαγραφών.
Επίσης, πληρούν τις ευρωπαϊκές προδιαγραφές για αντιψυκτικά, καθώς δεν περιέχουν φωσφορικά άλατα. Αυτά τα ψυκτικά υγρά κινητήρα έχουν αποκτήσει διεθνή δημοτικότητα χάρη στην αξεπέραστη προστασία που προσφέρουν από τη διάβρωση για μεγάλα χρονικά διαστήματα.
Αξίζει να σημειωθεί ότι ορισμένοι αναφέρονται σε αυτά ως «τεχνολογία οργανικών προσθέτων» (OAT), επειδή οι αναστολείς που παρέχουν προστασία από τη διάβρωση προέρχονται από καρβοξυλικά οξέα. Στην πραγματικότητα, η προστασία παρέχεται από ουδέτερα καρβοξυλικά οξέα που ονομάζονται καρβοξυλικά άλατα.
Αυτή η διάκριση είναι σημαντική, διότι όλα τα ψυκτικά λειτουργούν σε ουδέτερο ή βασικό εύρος pH (pH ίσο ή μεγαλύτερο από 7). Στην πραγματικότητα, τα περισσότερα ψυκτικά παράγονται αρχικά από έναν όξινο πρόδρομο, για παράδειγμα, τα συμβατικά ψυκτικά με βάση το φωσφορικό άλας παράγονται αρχικά από φωσφορικό οξύ.
Οι αναστολείς καρβοξυλικών αλάτων παρέχουν προστασία από τη διάβρωση αλληλεπιδρώντας χημικά με τις μεταλλικές επιφάνειες όπου χρειάζεται, και όχι με την καθολική επίστρωση στρωμάτων, όπως συμβαίνει με τα συμβατικά και υβριδικά ψυκτικά υγρά.
Οι επιπτώσεις αυτής της λειτουργικής διαφοράς είναι τεράστιες: παρατεταμένοι κύκλοι ζωής, αξεπέραστη προστασία αλουμινίου σε υψηλές θερμοκρασίες, καθώς και πλεονεκτήματα μεταφοράς θερμότητας τόσο στις θερμές επιφάνειες του κινητήρα όσο και στους σωλήνες του ψυγείου που απορροφούν θερμότητα, όπου η μεταφορά θερμότητας είναι κρίσιμη για τη βέλτιστη απόδοση. Τα υψηλής ποιότητας ψυκτικά με βάση το καρβοξυλικό άλας έχουν αποδείξει απόδοση άνω των 32.000 ωρών σε εφαρμογές σταθερών κινητήρων χωρίς να χρειαστεί αλλαγή.
Ένα μέτρο της πραγματικής απόδοσης παρατεταμένης διάρκειας ζωής είναι ότι στο τέλος μιας δοκιμής, το χρησιμοποιημένο ψυκτικό υγρό μπορεί να αφαιρεθεί από τον κινητήρα και να περάσει με επιτυχία τις δοκιμές που έχουν σχεδιαστεί για καινούργια ψυκτικά υγρά!
Συντήρηση ψυκτικού υγρού κινητήρα
Η αγορά ανταλλακτικών είναι γεμάτη με ψυκτικά υγρά υψηλής και χαμηλής ποιότητας σε όλα τα χρώματα. Για αυτόν το λόγο, το χρώμα δεν αποτελεί καλό δείκτη για τον τύπο του ψυκτικού υγρού. Η καλύτερη πρακτική συντήρησης είναι να γνωρίζετε το ακριβές ψυκτικό υγρό που απαιτείται και τοποθετείται σε έναν κινητήρα και να ελέγχετε οποιοδήποτε υγρό χρησιμοποιείται για την πλήρωση του εξοπλισμού.
Αν και υπάρχουν πολλές διαθέσιμες τεχνικές, για τη μέτρηση της αναλογίας γλυκόλης-νερού θα πρέπει να χρησιμοποιείται διαθλασίμετρο, καθώς αποτελεί την πιο αξιόπιστη μέθοδο για τον ακριβή προσδιορισμό της περιεκτικότητας του ψυκτικού υγρού σε γλυκόλη. Με αυτόν τον τρόπο προσδιορίζεται το επίπεδο προστασίας από την ψύξη και διασφαλίζεται η σωστή συγκέντρωση των αναστολέων διάβρωσης.
Ένα άλλο προληπτικό μέτρο συντήρησης περιλαμβάνει τον έλεγχο του ίδιου του συστήματος ψύξης για να επιβεβαιωθεί ότι είναι γεμάτο και λειτουργεί σωστά. Η λειτουργία με χαμηλή στάθμη ψυκτικού υγρού μπορεί να οδηγήσει σε πολλά προβλήματα, επειδή το ψυκτικό υγρό δεν μπορεί να προστατεύσει επιφάνειες με τις οποίες δεν έρχεται σε επαφή, και οι ατμοί γλυκόλης μπορούν να είναι διαβρωτικοί. Ο απλός έλεγχος ενός δοχείου υπερχείλισης που δεν αποτελεί μέρος του συστήματος ροής μπορεί να είναι παραπλανητικός εάν το σύστημα δεν λειτουργεί σωστά. Επίσης, το καπάκι του ψυγείου μπορεί να αποτελεί αναπόσπαστο μέρος του συστήματος, εάν έχει σχεδιαστεί για να διατηρεί μια συγκεκριμένη πίεση. Αυτά τα καπάκια μπορούν να ελεγχθούν για να διαπιστωθεί εάν διατηρούν τη σωστή πίεση, η οποία είναι καθοριστική για την ομαλή λειτουργία του συστήματος. Εάν η πίεση του συστήματος λειτουργεί σε χαμηλότερο επίπεδο από το προβλεπόμενο, το ψυκτικό υγρό θα βράσει σε χαμηλότερη θερμοκρασία. Ο ταχύς βρασμός (γνωστός ως βρασμός μεμβράνης) μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρή διάβρωση λόγω θερμών σημείων και ακατάλληλης επαφής με το ψυκτικό υγρό του κινητήρα.
Υπάρχουν πολλές παραπληροφορίες σχετικά με τη συμβατότητα των διαφορετικών τύπων τεχνολογιών των ψυκτικών υγρών στη βιβλιογραφία και στην αγορά. Αν και δεν αποτελεί καλή πρακτική συντήρησης η ανάμειξη δύο διαφορετικών ψυκτικών υγρών, αυτό δεν θα προκαλέσει προβλήματα συμβατότητας, εφόσον χρησιμοποιούνται ψυκτικά υγρά υψηλής ποιότητας από αξιόπιστους προμηθευτές.
Τα ψυκτικά υγρά θεωρούνται γενικά συμβατά, ωστόσο, η ανάμιξη ψυκτικών υγρών δύο διαφορετικών ποιοτήτων έχει ως αποτέλεσμα ένα μείγμα ενδιάμεσης ποιότητας. Αν και δεν είναι καταστροφικό, η ανάμιξη ενός εξαιρετικού ψυκτικού υγρού με ένα μέτριο ψυκτικό υγρό θα έχει ως αποτέλεσμα ένα ψυκτικό υγρό με λιγότερο από εξαιρετική απόδοση.
Η υπερβολική αραίωση με νερό θα είχε αρνητικές επιπτώσεις, καθώς οι αναστολείς διάβρωσης θα ήταν παρόντες στον κινητήρα σε ποσότητες χαμηλότερες από αυτές για τις οποίες είχαν αρχικά σχεδιαστεί. Τα ψυκτικά υγρά λειτουργούν σε ένα εύρος αραιώσεων.
Το βέλτιστο για τα περισσότερα συστήματα ψύξης είναι 50% ψυκτικό και 50% νερό καλής ποιότητας, και γενικότερα τα ψυκτικά αντέχουν σε αραίωση έως περίπου 40% συμπύκνωμα και 60% νερό.
Γενικά, η υποβάθμιση του ψυκτικού υγρού λαμβάνεται υπόψη στα διαστήματα «συνιστώμενης χρήσης» των κατασκευαστών. Τα συμβατικά ψυκτικά υγρά που περιέχουν πυριτικά άλατα υποβαθμίζονται κυρίως λόγω της ταχείας εξάντλησης των αναστολέων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα πυριτικά άλατα σχηματίζουν προστατευτικά στρώματα πάνω στα εξαρτήματα του συστήματος ως μέρος του μηχανισμού προστασίας τους.
Επομένως, οι αναστολείς ψυκτικού υγρού πρέπει να ανανεώνονται ή να αλλάζονται τακτικά, ώστε να διασφαλίζεται η προστασία των επιφανειών σε περίπτωση διαταραχής του στρώματος πυριτικού άλατος.
Γενικά, τα ψυκτικά υγρά υποβαθμίζονται με την πάροδο του χρόνου, καθώς η αιθυλενογλυκόλη διασπάται κυρίως σε γλυκολικό και φορμικό οξύ. Η υποβάθμιση συμβαίνει πιο γρήγορα σε κινητήρες που λειτουργούν σε υψηλότερες θερμοκρασίες ή σε κινητήρες που επιτρέπουν την είσοδο περισσότερου αέρα στα συστήματα ψύξης.
Το ψυκτικό υγρό πρέπει να ελέγχεται σε ετήσια βάση εάν προορίζεται να λειτουργεί το σύστημα για αρκετά χρόνια μεταξύ των αλλαγών ψυκτικού υγρού, και ιδιαίτερα όταν το ψυκτικό υγρό χρησιμοποιείται σε απαιτητικές εφαρμογές. Ένας έλεγχος διασφαλίζει ότι το pH παραμένει πάνω από 7,0. Ορισμένες τεχνολογίες ψυκτικού υγρού μπορούν να προστατεύσουν έως και pH 6,5, ωστόσο, συνήθως δεν είναι καλή πρακτική να επιτρέπεται η λειτουργία ενός ψυκτικού υγρού κάτω από pH 7,0.
Τα προϊόντα διάσπασης της γλυκόλης είναι όξινα και συμβάλλουν στη μείωση του pH. Μόλις το ψυκτικό υγρό υποβαθμιστεί, λόγω της διάσπασης της γλυκόλης και της μείωσης του pH, τα μέταλλα του κινητήρα κινδυνεύουν από διάβρωση. Η υποβάθμιση του ψυκτικού υγρού μπορεί να επιβραδυνθεί με τη χρήση ψυκτικών υγρών με αναστολείς παρατεταμένης διάρκειας ζωής και με τη διασφάλιση ότι ο εξοπλισμός λειτουργεί σωστά και εντός των καθορισμένων ορίων σχεδιασμού.
Η δοκιμή των αναστολέων διάβρωσης είναι μια άλλη μέθοδος ελέγχου της κατάστασης του ψυκτικού υγρού. Ενώ οι αναστολείς παρατεταμένης διάρκειας ζωής δεν χρειάζεται συνήθως να δοκιμάζονται, εφόσον ακολουθούνται οι σωστές συστάσεις χρήσης και χρησιμοποιούνται τα κατάλληλα υγρά για την αναπλήρωση, οι συμβατικοί αναστολείς εξαντλούνται και πρέπει να δοκιμάζονται.
Εκτός από τις δοκιμές για νιτρώδη και μολυβδαινικά, τα περισσότερα συμβατικά ψυκτικά υγρά χρειάζονται είτε συνεχή προσθήκη συμπληρωματικών ψυκτικών υγρών (SCAs) είτε εργαστηριακή ανάλυση για να εξασφαλιστεί η σωστή απόδοση.
Διάφοροι αναστολείς, όπως τα νιτρώδη και τα μολυβδαινικά, ελέγχονται εύκολα με τη χρήση ταινιών μέτρησης. Επειδή τα νιτρώδη εξαντλούνται γρήγορα σε σύγκριση με άλλους αναστολείς, η μέτρηση των νιτρωδών επιτρέπει να γνωρίζουμε το επίπεδο νιτρωδών στο ψυκτικό, αλλά τίποτα άλλο.
Ορισμένοι κινητήρες χρειάζονται αναστολείς όπως νιτρώδη άλατα για να διατηρούνται σε συγκεκριμένα επίπεδα, ώστε να προσφέρουν προστασία από τη διάβρωση λόγω σπηλαίωσης, η οποία μπορεί να εμφανιστεί σε κινητήρες με αφαιρούμενες κυλινδρικές επενδύσεις. Τα νιτρώδη άλατα τείνουν να εξαντλούνται γρήγορα στα συμβατικά ψυκτικά υγρά και πρέπει να ανανεώνονται σε τακτά χρονικά διαστήματα.
Τα ψυκτικά υγρά ELC με βάση τα καρβοξυλικά άλατα έχουν συνήθως χαμηλότερα επίπεδα εξάντλησης νιτρωδών, επειδή τα καρβοξυλικά άλατα παρέχουν την απαιτούμενη προστασία από τη σπηλαίωση και, ως εκ τούτου, πολύ μεγαλύτερα διαστήματα προληπτικής συντήρησης.
Οι κατασκευαστές πρωτότυπου εξοπλισμού αυτοκινήτων (OEM) συνιστούν πλέον τη χρήση υβριδικού ψυκτικού υγρού ή πλήρους καρβοξυλικού ELC. Τα συμβατικά, τυποποιημένα πράσινα ψυκτικά υγρά απουσιάζουν από αυτή την εικόνα. Οι συστάσεις των OEM για βαρέα ντιζελοκίνητα οχήματα περιλαμβάνουν ένα ευρύ φάσμα δυνατοτήτων.
Στον βιομηχανικό τομέα, ορισμένοι κατασκευαστές πρωτότυπων εξαρτημάτων αυτοκινήτων απαιτούν τη χρήση ψυκτικών υγρών με πυριτικό άλας, ενώ άλλοι απαιτούν ψυκτικά υγρά χωρίς πυριτικό άλας για λόγους μεταφοράς θερμότητας. Ομοίως, ορισμένοι απαιτούν ψυκτικά υγρά χωρίς φωσφορικό άλας για την αποφυγή αποθέσεων από βαρύ νερό. Αυτές οι αποθέσεις τείνουν να σχηματίζονται στο πιο θερμό τμήμα του κινητήρα, γεγονός που μειώνει τη μεταφορά θερμότητας και μπορεί να προκαλέσει διάβρωση.
Τέλος, ορισμένοι κατασκευαστές OEM απαιτούν τη χρήση νιτρωδών αλάτων για την προστασία από τη σπηλαίωση, ενώ άλλοι δεν έχουν τέτοια απαίτηση. Επειδή για το φαινόμενο της σπηλαίωσης περί του χιτωνίου του κυλίνδρου λαμβάνεται ειδική μέριμνα, δεν επηρεάζονται όλοι οι κινητήρες με τον ίδιο τρόπο. Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τις ανάγκες του συγκεκριμένου εξοπλισμού.
Τα ψυκτικά υγρά διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στη διατήρηση της θερμικής ισορροπίας του κινητήρα και στην προστασία των εξαρτημάτων του κινητήρα από τη διάβρωση. Εκτιμάται ότι το 60% του χρόνου ακινητοποίησης των κινητήρων στον τομέα των εμπορικών φορτηγών σχετίζεται με το ψυκτικό υγρό.
Ανεξάρτητα από την αγορά στην οποία χρησιμοποιείται το ψυκτικό υγρό, είναι ασφαλές να υποθέσουμε ότι η εκπαίδευση σχετικά με τη χημεία, τη χρήση και τη συνεχή συντήρηση του ψυκτικού υγρού διαδραματίζει ζωτικό ρόλο στη δημιουργία ενός παραγωγικού και κερδοφόρου περιβάλλοντος.
Η χρήση υψηλής ποιότητας ψυκτικού υγρού κινητήρα από αξιόπιστο προμηθευτή και η τήρηση προσεκτικών πρακτικών προληπτικής συντήρησης θα συμβάλουν στην εξασφάλιση της κατάλληλης προστασίας του κινητήρα.
