Płyny do chłodnic oraz obsługa układu chłodzenia

Dodano 03 Sierpnia 2010r. o godz. 00:08:00

Funkcje płynu chłodniczego
Płyn do chłodnic to medium, które transportuje energię cieplną pomiędzy silnikiem a chłodnicą. Jest to najważniejsze zadanie stawiane płynowi chłodniczemu. Poza odprowadzaniem ok. 30% energii cieplnej zawartej w spalonym paliwie, płyn chłodniczy musi jeszcze sprostać kilku innym zadaniom ochronnym, z których najważniejsze są:
•    zabezpieczenie przed zamarzaniem
•    zabezpieczenie przed zjawiskiem kawitacji i wrzenia
•    zabezpieczenie przed korozją elementów silnika i układu chłodzenia
•    zabezpieczenie przed powstawaniem i odkładaniem się wytrąceń w układzie.
Aby zapewnić kompletną ochronę powierzchni silnika bez utrudnień w przenikaniu i przekazywaniu ciepła, stężenie płynu chłodzącego powinien być okresowo sprawdzane i uzupełniane.

Skład płynów
Płyn chłodniczy teoretycznie można zastąpić wodą, która też ma odpowiednie przewodnictwo oraz dużą pojemność cieplną i mogłaby być wykorzystywana w tego typu układach jako wymiennik ciepła, aczkolwiek inne funkcje nie są już w ogóle spełniane. Dlatego płyny chłodnicze, szczególnie w strefach klimatu umiarkowanego, zazwyczaj składają się w 50% z wody oraz w 50% z glikolu etylenowego (najczęściej) lub propylenowego oraz różnorodnych dodatków ochronnych, w tym inhibitorów korozji, czyli środków przeciwdziałających korozji (należy nadmienić, że jedną z różnic pomiędzy glikolem etylenowym a propylenowym jest to, że glikol propylenowy nie krystalizuje lecz zwiększa lepkość wraz ze spadkiem temperatury do wartości, w której przestaje być płynny). Taki skład chemiczny pozwala zachować dużą pojemność cieplną przy zachowaniu kilku właściwości ochronnych.

Płyny produkuje się obecnie w wersji przeznaczonej bezpośrednio do uzupełniania układu chłodzenia jak i w wersji skoncentrowanej, w której składzie nie występuje woda, a zwartość glikolu wynosi ok.90-95%. Resztę stanowią dodatki antykorozyjne, stabilizatory, środki antypienne oraz neutralizujące jony. Zawartość koncentratu w układzie chłodzenia powinna wynosić od 40-60%, przy czym najbardziej optymalną mieszaninę daje zawartość 50% koncentratu i 50% wody. Oczywiście pod pojęciem wody rozumiemy wodę destylowaną. Niewłaściwa zawartość koncentratu w płynie chłodzącym, od około poniżej 30%, powoduje wzrost ryzyka zamarzania układu w naszym klimacie oraz nadmierną korozję układu. Im wyższe stężenie glikolu w roztworze tym wyższa temperatura wrzenia. Natomiast zbyt duża zawartość koncentratu (powyżej 70%) może spowodować przegrzewanie się silnika. Ochrona przed korozją zależy głównie od rodzaju oraz zawartości dodatków w płynie. W miarę starzenia się płynu, związki antykorozyjne tracą swoje własności, dlatego zaleca się okresową wymianę płynu chłodzącego, wg zaleceń producenta auta i płynu.

Technologie produkcji płynów
Obecnie produkowane płyny do chłodnic są oparte na trzech technologiach. Pierwsza z nich to technologia IAT – Inorganic Additive Technology – technologia dodatków nieorganicznych. Płyn zawiera krzemiany i azotyny, które tworzą ochronną barierę na wszystkim, co jest wewnątrz układu chłodzenia – także na wężach gumowych. Zabezpieczają cały układ przed korozją oraz odkładaniem się kamienia kotłowego. Wadą tych płynów jest szybkie odkładanie się krzemianów, co powoduje obniżanie się jakości płynu. Odkładające się krzemiany mogą tworzyć złogi i osady, które w konsekwencji braku wymian płynu mogą prowadzić do zatykania cienkich rurek w chłodnicy, a nawet do przetarcia rurek rdzenia chłodnicy bądź nagrzewnicy. Jeżeli ma to miejsce pomiędzy wałkiem pompy cieczy a uszczelką, to powstające tarcie powoduje przyspieszone zużycie uszczelki oraz wyciek płynu. Płyny w technologii IAT, są bardzo skutecznym środkiem antykorozyjnym, szczególnie w silnikach z żeliwnym blokiem i aluminiową głowicą. Niestety, z uwagi na swoje właściwości, zaleca się wymieniać je nie rzadziej niż co dwa lata.

Nowocześniejszymi płynami są te oparte na technologii OAT – Organic Acid Technology – technologia dodatków kwasów organicznych. Jest to technologia produkcji, która nie wykorzystuje krzemianów. Użyte środki usuwają powstałe tlenki metali i pozostawiają bardzo cienką warstwę zabezpieczającą przed korozją. Blisko 20-krotnie cieńsza warstwa przeciwkorozyjna w porównaniu do technologii IAT, ułatwia wymianę ciepła zarówno z silnika do płynu, jak i z płynu do ścianek chłodnicy. Płyny wykonane w technologii OAT mają jednak jedną wadę. Nie można ich używać w samochodach starszych konstrukcji z uwagi na luty ołowiowe występujące w starego typu chłodnicach. Kwasy organiczne zawarte w płynach typu OAT mają tendencję do oddziaływania chemicznego na luty ołowiowe, które powoduje przedwczesne zużycie i wycieki z chłodnic. Poza tą wadą płyny te mają znacznie wydłużoną żywotność, są w stanie lepiej zabezpieczać antykorozyjnie zarówno elementy silnika jak i chłodnice oraz lepiej przejmują ciepło z silnika i oddają je poprzez chłodnicę. Płyny te są często wykonywane w technologii LongLife, która dopuszcza stosowanie tych płynów nawet do 5 lat.

Istnieją też płyny w technologii HOAT – Hybryd Organic Acid Technology – hybrydowa technologia dodatków organicznych. Jest to technologia wykorzystującą środki przeciwkorozyjne zarówno krzemianowe jak i kwasy organiczne. Taka technologia zapewnia kompatybilność z technologią IAT przy możliwości wydłużenia okresu trwałości płynu. Niewielka ilość nieorganicznych silikatów zawarta w technologii HOAT wraz z niskim stężeniem pH umożliwia znacznie lepszą ochronę elementów aluminiowych i zabezpiecza przed korozją wżerową pompy wodne w stosunku do tradycyjnej technologii IAT.

Dodatki barwiące
W latach 90-tych producenci płynów do chłodnic zaczęli powszechnie stosować dodatki barwiące, co zapoczątkowało trwające do dziś zamieszanie związane z kolorystyką płynów. Większość tradycyjnych płynów wykonanych w technologii IAT ma kolor zgniłozielony lub brudnoniebieski. Nowe typy płynów wykonanych w technologii OAT mają kolor czerwony, różowy, pomarańczowy lub fioletowy a nawet bezbarwny. Niejednokrotnie są to kolory opalizujące, czyli zmieniające barwę pod wpływem zmiany kąta padania światła. Nie ma jasnych reguł, mówiących że kolor jest jedynym wyznacznikiem określonego typu płynu, a powodem zabarwienia płynu są przede wszystkim względy bezpieczeństwa, ochrony przed przypadkowym spożyciem oraz względy marketingowe. Kolor jako pierwszy informuje o zastosowanym pakiecie dodatków, jednakże barwa płynu niekoniecznie oznacza, jaki inhibitor jest zastosowany. Zawsze, przed zastosowaniem płynu, należy przeczytać informacje na etykiecie.

Rodzaje płynów
Wśród ofert na gotowe płyny oraz koncentraty, często spotyka się płyny do chłodnic specjalizowane ze względu na zastosowanie do starych aut bądź płyny o podwyższonej trwałości (min. 3 lata) a także płyny o zwiększonej wydajności chłodzenia. Ostatnio pojawiły się także płyny uniwersalne, których skład chemiczny nie powoduje konfliktu inhibitorów korozji po zmieszaniu z płynami tradycyjnymi (inhibitory krzemianowe lub fosforanowe) oraz płynami o przedłużonej żywotności wykorzystującymi technologię OAT oraz HOAT.

Mieszanie płynów
Poważnym problemem jest kwestia mieszania płynów. Ogólnie wszystkie tradycyjne płyny do układów chłodzenia na bazie glikolu etylenowego są ze sobą mieszalne. Szczególną uwagę należy natomiast zwrócić na nowoczesne płyny bezkrzemianowe, o innej technologii zawartych w nich środków przeciw zamarzaniu. Specyficzne składniki działają na innych zasadach i domieszki innego rodzaju dodatków antykorozyjnych z tradycyjnych płynów mogą powodować zasadnicze pogorszenie własności eksploatacyjnych płynu, a w skrajnych przypadkach ich zanik. Generalnie należy przyjąć, że mieszanie płynów chłodzących o różnych dodatkach jest niedopuszczalne. Głównym powodem jest ich różny współczynnik pH oraz skład chemiczny. Inhibitory korozji będące bardzo ważnymi składnikami płynu chłodzącego są aktywne tylko w wąskim zakresie współczynnika pH. Różne płyny chłodzące zawierają różne inhibitory i dlatego współczynnik pH ich mieszaniny z wodą powinien mieścić się w odpowiednich dla nich granicach. Tylko w takich warunkach inhibitory zapobiegają korozji elementów układu chłodzenia. Układy chłodzenia są mechanicznie przystosowane do pracy z określonymi typami płynów chłodzących. Napełnianie układu niewłaściwym środkiem może spowodować problemy techniczne. Zmieszanie różnych płynów chłodzących może spowodować, że płyn chłodzący stanie się agresywny korozyjnie. Dodatki antykorozyjne zawarte w różnych typach płynów mogą również wchodzić w reakcje chemiczne ze sobą, tworząc osady obniżające skuteczność odprowadzania ciepła z silnika. Należy jednak pamiętać, że kiedy zmieszane zostaną ze sobą dwa markowe środki chłodzące, ale o tych samych technologiach zawartych w nich dodatków przeciwkorozyjnych, nie będzie żadnych szkodliwych reakcji chemicznych, a płyn chłodzący będzie w dalszym ciągu przewodzić ciepło i chronić przeciw zamarzaniu. Najbezpieczniejszym rozwiązaniem jest stosowanie jednego typu płynu, najlepiej pochodzącego od jednego producenta. Najlepiej stosować płyny zalecane przez producenta auta - mamy wtedy pewność optymalnego doboru płynu do naszego silnika. Takie stosowanie zabezpieczy nas przed tworzeniem się szlamów i nie będą miały miejsca żadne reakcje chemiczne. Płyn będzie prawidłowo przewodził ciepło, nie zamarznie i będzie chronił przeciw zjawiskom korozyjnym oraz kawitacyjnym.

Obsługa układu chłodzenia
Najważniejszymi elementami utrzymania układu chłodzenia w pełnej sprawności jest kontrola:
•    stężenia mieszaniny wody i glikolu (punkt zamarzania)
•    poziom płynu chłodniczego
•    rodzaju stosowanej wody
•    wymiana okresowa płyny chłodzącego
•    likwidacja nieszczelności w układzie.
Podstawowe parametry płynu chłodniczego można sprawdzić przy użyciu dostępnych na rynku testerów. Urządzenia te pozwalają na dokonywanie pomiaru temperatury zamarzania i wrzenia płynu. Dodatkowo pozwalają na ocenę klarowności płynu w układzie chłodzenia oraz na wykrycie w nim stałych zanieczyszczeń.
Terminy okresowej wymiany płynu chłodzącego i konserwacji układu chłodzenia podawane są przez producenta pojazdu lub silnika, dlatego należy stosować się do ich zaleceń. Orientacyjnie można podać, że najczęściej w starszych modelach pojazdów z silnikami Euro 2 zalecana jest wymiana co 2 lata. Dla silników Euro 3 producenci wydłużyli okres nawet do 48 miesięcy. Należy podkreślić, że we wszystkich przypadkach producenci dopuszczają stosowanie jedynie płynów chłodzących spełniających wymagania producentów. Ponieważ glikol ma niższa skłonność do parowania zmniejszanie poziomu płynu chłodzącego w układzie jest spowodowane głownie parowaniem wody. Jeśli ubytek nie przekracza 10% należy uzupełnić wodą destylowaną. W przypadku ubytków większych (wycieki) należy sporządzić mieszaninę koncentratu i wody destylowanej w stężeniu przewidzianym przez producenta silnika i uzupełnić układ do odpowiedniego poziomu. Układy chłodzenia w silnikach pojazdów użytkowych należy obowiązkowo serwisować stosując odpowiedni typ płynu chłodzącego. Wymianę lub uzupełnianie płynu należy przeprowadzać zawsze przy zimnym, wyłączonym silniku.

Wymiana chłodnic cieczy
Wymiany chłodnicy cieczy należy dokonać na ogół w każdym przypadku pojawienia się nieszczelności chłodnicy. Wszelkiego typu klejenie lub zalewanie chłodnic środkiem uszczelniającym daje efekt chwilowy, gdyż podstawy wycieku tkwią w zużytych elementach chłodnicy – zestarzałych uszczelkach bądź skorodowanych rurkach i rdzeniu chłodnicy, zatem ich miejscowe naprawienie wkrótce spowoduje kolejny wyciek w innym miejscu. Zalewanie chłodnic środkami uszczelniającymi powoduje ograniczenie przepływu ciepła do chłodnicy oraz poważne problemy ze silnikiem a także niejednokrotnie dodatkowy, wysoki koszt związany z koniecznością wymiany zapchanej nagrzewnicy kabinowej. Naprawianie plastikowych zbiorników chłodnic powoduje tymczasową likwidację wycieku, po czym w krótkim czasie na zasadzie różnicy we własnościach oryginalnego materiału zbiornika, niejednokrotnie wzmacnianego włóknem szklanym oraz spawu, a także w rezultacie termicznych cyklów pracy zbiornika, wyciek pojawia się od nowa. Chwilowe oszczędności związane z naprawami w rezultacie podwyższają bilans kosztów związanych z ostateczną wymianą chłodnicy na nową.

Jedną z najszerszych oferty rynkowych chłodnic posiada firma Nissens – ekspert w dziedzinie chłodnic – duński koncern o prawie stuletniej tradycji, produkujący chłodnice do aut osobowych, ciężarowych oraz wszelkiego rodzaju inne wymienniki ciepła także na rynek przemysłowy. Oferta obejmuje ponad 10.000 referencji wysokiej jakości produktów z gwarancją i dostępna jest w Polsce przez sieć największych hurtowni motoryzacyjnych oraz sieć Autoryzowanych Serwisów Nissens. Dla każdego mechanika dostępny jest katalog Nissens on-line, bez konieczności logowania. Katalog znajduje się na stronie www.nissens.com.pl/katalog (poprzez Internet Explorer). Jest to jeden z najlepszych katalogów chłodnic na rynku, zawierający dokładne rysunki wektorowe chłodnic, które można skalować w zależności od potrzeb.