Termostatos electrónicos

Los termorreguladores capaces de prever el futuro. Diferencias con los termostatos convencionales.

Los motores de combustión requieren un nivel de temperatura lo más constante posible en todas las situaciones de funcionamiento. De ello se encarga el termostato a través del refrigerante. Los termostatos convencionales realizan su trabajo reaccionando ante circunstancias cambiantes. Por el contrario, los termostatos electrónicos modernos van un paso más allá, trabajan con anticipación. Para ello reciben impulsos de la unidad de mando.

El motor a temperatura de servicio y a plena carga: el elemento calefactor recibe tensión y todo el flujo de refrigerante se conduce por el circuito largo.

Cuando el motor está frío, el refrigerante solo circula por el circuito pequeño

La temperatura del motor aumenta, el núcleo de cera se calienta y se licua: la barra de émbolo sale de la carcasa de forma que el refrigerante también circula por el circuito largo.

El truco de la presión

El termostato cuenta con un elemento de expansión que se compone de una carcasa extruida muy robusta, de paredes gruesas y rellena con una cera especial, así como con una funda de goma en la que se inserta una barra de émbolo. Sobre la carcasa se sitúa la pieza guía que está cerrada mediante un rebordeado del que solo sobresale la barra del émbolo. El elemento de expansión queda sumergido en refrigerante. En frío, la cera es sólida, pero al alcanzar la temperatura fijada para la aplicación correspondiente comienza a fundirse y aumenta de volumen. De este modo, junto con la temperatura asciende la presión hasta 300 bar, empujando la barra de émbolo fuera de la carcasa. Así se mueven los platillos de válvula del termostato y al mismo tiempo se tensa un muelle que, al enfriarse la cera, vuelve a desplazar la barra de émbolo al interior de la carcasa. Esta interacción entre sólido y líquido o “cerrado” y “abierto” se produce dentro de un intervalo de temperatura de unos 12 °C.

El termostato convencional

En el motor de un automóvil, la temperatura de servicio ideal es de aprox. 110 °C. Gracias a la viscosidad reducida, el aceite de motor tiene propiedades de fluidez idóneas, la menor fricción hace que el accionamiento trabaje con mayor eficiencia y que las emisiones estén dentro del rango óptimo.

No obstante, un motor necesita cierta reserva de potencia de la refrigeración para poder trabajar sin problemas también a plena carga, por ejemplo cuesta arriba. Por esta razón, los termostatos convencionales abren el circuito de refrigerante ya a unos 90 °C. Esto quiere decir que el motor nunca alcanza condiciones totalmente ideales.

Cuando se ha producido una variación de temperatura, el termostato comienza a contrarregular tras un tiempo de respuesta apropiado, luego de ello el motor necesita su tiempo para alcanzar la temperatura deseada. Por tanto, los termostatos convencionales solo trabajan “a demanda”. El diagrama (fig. 1) muestra un proceso típico: el termostato regula el motor a 90 °C. En el posterior recorrido cuesta arriba, la temperatura del motor se incrementa, por lo que el termostato se abre y conduce el refrigerante a través del radiador hasta que la temperatura vuelve a bajar a los 90 °C. Para ello, el incremento de temperatura (al principio de la cuesta y durante el tiempo de respuesta del termostato) aún se encuentra dentro del rango seguro, esto es, por debajode 110 °C.

Termostato electrónico

En el termostato electrónico se incorpora además una resistencia de calefacción eléctrica.La calefacción se encuentra dentro de la cera del elemento de expansión y, en caso necesario, recibe tensión de la unidad de motor. La propia cera está concebida con un punto de fundición más elevado que en los termostatos convencionales. Así, el sistema de refrigeración puede regular la temperatura de servicio ideal del motor en 110 °C y esto con consecuencias positivas para el consumo de combustible.

Sin embargo, el trabajo en torno al límite de temperatura de 110]°C requiere un sistema de protección exigente, ya que una temperatura más elevada, por ejemplo a plena carga en una cuesta arriba, destrozaría inevitablemente el motor. La electrónica ofrece la protección adecuada: a través de una multitud de sensores, la unidad de mando recibe información sobre el estado de carga y las condiciones de funcionamiento actuales. En cuanto se produce una variación, por ejemplo al reducir una marcha y pisar a fondo el acelerador, la unidad de mando detecta que próximamente habrá un incremento de temperatura e inmediatamente envía corriente al elemento calefactor del termostato electrónico que a su vez calienta aún más la cera. Todo esto se produce con tal rapidez que el motor no se calienta ni un grado más, al contrario: el termostato electrónico incluso recibe la orden de bajar la temperatura del refrigerante de forma que el motor tan solo alcance los 90 °C (fig. 2).

Ir sobre seguro

La unidad de mando está diseñada de forma que se mantiene una distancia suficientemente grande con respecto a la temperatura máxima admisible del motor. A través del nivel de tensión puede seleccionarse la potencia de calefacción y por tanto la temperatura de refrigerante dentro de un amplio rango (esto es un diagrama operativo, véase el ejemplo en la ilustración), todo ello antes de que ascienda la temperatura, por ejemplo, al subir una cuesta. Además, puesto que en el punto más empinado de la cuesta se dispone de aún menos aire ambiente, el motor, con una temperatura de refrigerante de 90 °C todavía cuenta con margen suficiente hasta los 110 °C. Si se prevé una carga menor del motor, el termostato electrónico interviene de forma anticipada y aplica a tiempo a la resistencia de calefacción una tensión más baja o ninguna. Esta combinación de regulación tradicional del circuito de refrigerante y control mediante elemento calefactor incrementa la temperatura del motor de nuevo a los 110 °C ideales: el motor puede volver a trabajar en el rango óptimo, lo cual tiene un efecto positivo en el consumo de combustible y las emisiones (fig. 3).

Ayudantes discretos

La compleja interacción entre los diversos componentes del circuito de refrigerante pasa desapercibida para el conductor, ya que solo lo irritaría. Aunque el tablero de instrumentos cuente con una indicación de temperatura, esta se verá influenciada por la unidad de mando, de forma que no variará a consecuencia de las regulaciones eléctricas. Solo aparece una advertencia en caso de fallos.