Wszystko co musisz wiedzieć o płynach chłodniczych
RavenolNajważniejszym zadaniem płynu chłodniczego jest odbieranie energii cieplnej z silnika i rozpraszanie poprzez chłodnicę do otoczenia. Poza odprowadzaniem około 1/3 energii cieplnej zawartej w spalonym paliwie, płyn chłodniczy musi spełniać jeszcze kilka innych nie mniej istotnych funkcji.
- Woda była pierwszym medium chłodzącym w silnikach spalinowych. Ma wysoką pojemność cieplną, jest tania i nietoksyczna.
- Głównymi składnikami płynów chłodniczych są glikole - etylenowy i propylenowy oraz glicerol.
- Najważniejszym zadaniem płynu chłodniczego jest odbieranie energii cieplnej z silnika i rozpraszanie poprzez chłodnicę do otoczenia.
- Płynów chłodniczych dzieli się ze względu na zastosowane dodatki antykorozyjne.
- Płyny chłodnicze można ze sobą mieszać pod warunkiem użycia płynu wykonanego w tej samej technologii.
- Płyn chłodniczy jest barwiony głównie w celu ułatwienia lokalizacji nieszczelności.
Dlaczego nie można używać czystej wody w układach chłodzenia?
Woda była pierwszym medium chłodzącym w silnikach spalinowych. Ma wysoką pojemność cieplną, jest tania i nietoksyczna. Niestety posiada też zasadnicze wady - wrze już w temperaturze 100°C i zamarza w temperaturze 0°C, znacznie zwiększając przy tym swoją objętość. Sprzyja także zjawisku korozji galwanicznej i może być „twarda”, czyli zawierać sporo związków wapnia i magnezu, które odkładają się potem w układzie.
Podstawowe bazy płynów chłodniczych stosowane obecnie w motoryzacji
Glikol etylenowy cechuje się wyższą temperaturą wrzenia oraz niższą lepkością i niższą temperaturą zamarzania niż propylenowy, jest też tańszy w produkcji. Jego wadą jest krystalizacja w niskich temperaturach, niższa zdolność przyjmowania ciepła (około 50% pojemności cieplnej wody) i dość wysoka toksyczność. Jest stosowany w znakomitej większości płynów do chłodnic.
Glikol propylenowy jest znacznie mniej toksyczny niż glikol etylenowy i może być oznaczony jako „nietoksyczny”. Płyny na bazie glikolu propylenowego potrzebują większej ilości dodatków antykorozyjnych o wyższej jakości, wymagają też dodania substancji zapobiegających wzrostowi drobnoustrojów (w glikolu etylenowym z powodu jego toksyczności problem taki nie występuje), co zwiększa koszt ich produkcji.
Glicerol (gliceryna) która powstaje podczas produkcji paliwa biodiesel i ma właściwości tylko nieco gorsze od glikolu propylenowego. Bywa stosowana jako częściowy zamiennik glikolu etylenowego co pozwala na zmniejszenie toksyczności płynów na jego bazie.
Dlaczego nie można stosować czystego nierozcieńczonego wodą glikolu?
Glikol etylenowy krystalizuje już w okolicach -12°C. Glikol propylenowy wprawdzie nie krystalizuje się, lecz gęstnieje wraz ze spadkiem temperatury, aż do całkowitego braku płynięcia. Co równie istotne, glikole w postaci koncentratu mają znacznie gorsze właściwości przejmowania i odprowadzania ciepła. Choć brzmi to nieco paradoksalnie, im więcej wody dodamy do glikolu, tym mieszanina ma niższą temperaturę zamarza. Oczywiście, do pewnej granicy (około 60%), po przekroczeniu której następuje ponowne zwiększanie temperatury zamarzania.
Szkodliwość glikolu etylenowego
Przyjmuje się że śmiertelna dawka czystego glikolu etylenowego wynosi 1,4 ml na kg masy ciała.
Zadania płynu chłodniczego?
Najważniejszym zadaniem płynu chłodniczego jest odbieranie energii cieplnej z silnika i rozpraszanie poprzez chłodnicę do otoczenia. Poza odprowadzaniem około 1/3 energii cieplnej zawartej w spalonym paliwie, płyn chłodniczy musi spełniać jeszcze kilka innych nie mniej istotnych funkcji, takich jak:
- ochrona przed zamarzaniem,
- zabezpieczenie przed zjawiskami kawitacji i wrzenia,
- ochrona przed korozją elementów silnika i układu chłodzenia,
- zabezpieczenie przed powstawaniem i odkładaniem się zanieczyszczeń w układzie.
Aby płyn chłodniczy prawidłowo spełniał wyżej wymienione zadania jego stężenie powinno być okresowo sprawdzane i korygowane.
Rodzaje płynów chłodniczych, ze względu na zastosowane dodatki antykorozyjne (i inne)
Podstawowe:
- IAT (Inorganic Additive Technology),
- OAT (Organic Acid Technology),
- HOAT (Hybrid Organic Acid Technology),
Rzadziej wymieniane:
- SiOAT (Silicate Organic Acid Technology),
- NOAT (Nitrated Organic Acid Technology),
- NMOAT (Nitrite Molybdate Organic Acid Technology),
- POAT (Poly Organic Acid Technology) lub (Phosphate Organic Acid Technology).
IAT to płyny zawierające sole nieorganiczne (na przykład krzemiany, fosforany, borany, azotyny itp.) tworzące barierę ochronną na całej powierzchni układu chłodzenia od wewnątrz. Płyny te były stosowane najwcześniej i są najtańsze. Doskonale sprawdzały się w silnikach z żeliwnym blokiem i aluminiową głowicą. Wady to możliwość uszkadzania chłodnic aluminiowych i pompy chłodzenia (wskutek nagromadzenia osadów), jeśli nie będą na czas wymieniane. Dodatki Krzemianowe wyczerpują się w stosunkowo krótkim czasie (maksymalnie 2 lata eksploatacji), a jeśli ich zawartość w roztworze spadnie poniżej 20%, tworzą się złogi utrudniające przepływ w układzie chłodzenia.
OAT to płyny zawierające kwasy organiczne, (np. kwas sebacynowy, kwas 2-etyloheksanowy, pochodne kwasu benzoesowego), pomagające tworzyć warstwę ochronną jako katalizator, dzięki czemu cząsteczka płynu może zostać użyta kilkukrotnie. Warstwa tworzona przez płyny organiczne jest przeszło dwudziestokrotnie cieńsza w porównaniu do płynów nieorganicznych, co gwarantuje lepszą wymianę cieplną, przez co doskonale nadają się do chłodnic aluminiowych. Płyny te charakteryzują się podwyższoną trwałością (co najmniej 5 lat eksploatacji). Wadą jest brak ochrony elementów z metali kolorowych oraz działanie korozyjne na występujące w starszych układach chłodzenia luty ołowiowe oraz niekiedy naruszanie trwałości uszczelek wykonanych z niektórych typów tworzyw. Ryzyko to wynikało z działania kwasu 2-etyloheksanowego (2-EHA), który okazał się plastyfikatorem niektórych uszczelnień. Dlatego obecnie płyny w tej technologii posiadają zmniejszoną zawartość tego kwasu, lub został on całkowicie wyeliminowany z ich składu.
HOAT to płyny zawierające kwasy organiczne OAT i tradycyjny inhibitor (sole nieorganiczne), zazwyczaj krzemiany, wtedy stosowana może być nazwa SiOAT, które tworzą antykorozyjną warstwę ochronną. Płyny te charakteryzują się podwyższoną trwałością (5 lat eksploatacji) i kompatybilnością z różnymi materiałami. Współcześnie większość płynów jest produkowana w tej technologii.
NOAT to odmiana płynów HOAT (czasami niewyróżniana), w której zamiast krzemianów stosowane są azotany, a NMOAT zawierają dodatkowo związki molibdenu. Płyny te są bardzo trwałe (co najmniej 7 lat eksploatacji) i kompatybilne z różnymi materiałami, ale kosztowne (tańsze jednak od POAT). Płyny tego typu są stosowane w niektórych pojazdach typu maszyny budowlane, duże samochody ciężarowe etc.
POAT to odmiana płynów OAT (czasami niewyróżniana) pozbawiona całkowicie kwasu 2-etyloheksanowego (zastąpiony innymi substancjami). Płyny te są bardzo trwałe (co najmniej 7 lat eksploatacji) i kompatybilne z różnymi materiałami, ale kosztowne. W tej technologii produkowane są wszystkie płyny na bazie glikolu propylenowego.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Ogólne informacje na temat stosowanych inhibitorów korozji
Zasadniczo wcześniej płyny chłodnicze opierano na dwóch podstawowych nieorganicznych inhibitorach korozji opartych o krzemiany, fosforany itp. W pojazdach amerykańskich tradycyjnie stosowano zarówno krzemiany, jak i fosforany. Europejskie marki opierały swoje płyny na inhibitorach krzemianowych oraz innych, ale nie zawierały one fosforanów. Z kolei w Japonii tradycyjnie używało się fosforanów i innych inhibitorów, ale nie stosowano krzemianów. W nowszych płynach używano kwasów organicznych.
Problematyczny jest kwas 2-etyloheksanowy (2-EHA) będący składnikiem płynów OAT (VW G12+), który okazał się plastyfikatorem niektórych uszczelnień. Obecnie zmniejszono jego zawartość, a na przykład Honda całkowicie zabroniła stosowania go w swoich płynach chłodniczych. Najnowsze płyny są produkowane w technologii hybrydowej, łączącej w różnych kombinacjach inhibitory nieorganiczne z kwasami organicznymi.
Mieszalność płynów chłodniczych
Głównym problemem jest mieszalność, a właściwie jej brak, w przypadku płynów zawierających wyłącznie inhibitory nieorganiczne, np. krzemianowe, z płynami na inhibitorach w postaci kwasów organicznych. Płyny hybrydowe, korzystające z obu rodzajów inhibitorów, są już w mniejszym lub większym stopniu mieszalne, choć nie zawsze pozwalają na zachowanie pełnego okresu zabezpieczenia antykorozyjnego po zmieszaniu. Dlatego najlepiej stosować płyn chłodniczy w tej samej technologii, a najlepiej także tej samej marki.
Płyn czy koncentrat?
Płyny chłodnicze sprzedawane są najczęściej w postaci gotowego roztworu wodnego lub koncentratu do rozcieńczenia (np. w stosunku 1:1) z wodą destylowaną lub zdemineralizowaną. Producenci zalecają użycie wody oczyszczonej, gdyż zwykła woda wodociągowa może zawierać duże ilości wapnia, które odkłada się na ściankach układu. Koncentrat przyda się aby obniżyć temperaturę zamarzania przed sezonem zimowym, jeśli latem dolewano wody do układu chłodzenia.
Rozcieńczenie koncentratu odpowiednią ilością wody w ogólnym rozrachunku jest nieco tańsze niż zakup gotowego płynu do chłodnic, co więcej, zmieniając stosunek wody do koncentratu można uzyskać płyn o dość dużej rozpiętości temperatury zamarzania lub podnieść temperaturę wrzenia mieszaniny, niestety ograniczając jednocześnie jej zdolność do transportu ciepła.
Kontrola parametrów płynu chłodniczego (temperatura zamarzania)
Zmieniając stosunek wody do koncentratu można uzyskać płyn o dość dużej rozpiętości temperatury zamarzania, w zależności od potrzeb. Niestety, z uwagi na nieliniowy charakter funkcji temperatury, podczas mieszania wody z koncentratem do chłodnic uzyskanie odpowiedniej temperatury bez korzystania z tabeli mieszalności danego koncentratu jest trudne. Co więcej, jeśli chcemy zmienić, temperaturę zamarzania już rozcieńczonego płynu obecnego w układzie chłodzenia, nie obejdzie się bez użycia specjalnego przyrządu.
Tanie testery temperatury płynu – areometry - działają na zasadzie pomiaru wyporu. Mierzą gęstość cieczy w układzie chłodzenia i są wyskalowane tak, by informować o temperaturze zamarzania i wrzenia płynu na podstawie zawartości danego glikolu lub innej substancji. Niestety mają spory margines błędu, z uwagi na sposób pomiaru, konstrukcję urządzenia, a także wahania wartości pomiaru w zależności od temperatury płynu. Co więcej, są ściśle dopasowane do konkretnej substancji obniżającej temperaturę krzepnięcia w płynie, a więc nie są uniwersalne. Aerometr niewłaściwie wyskalowany do danego płynu spowoduje niepoprawny odczyt temperatury zamarzania. Znacznie dokładniejszy jej pomiar jest możliwy za pomocą odpowiednio wyskalowanego refraktometru.
Jak często wymieniać płyn chłodniczy?
Starsze płyny w technologii IAT, bazujące na nieorganicznych inhibitorach korozji w postaci np. krzemianów, fosforanów , boranów, azotynów czy amin, miały stosunkowo krótki okres przydatności, wynoszący około 2 lat. Płyny w technologii OAT, w których inhibitorami były kwasy organiczne, można było wymieniać co około 5 lat. Płyny w technologii HOAT, które korzystają z obu tych rodzajów inhibitorów w najróżniejszych kombinacjach, też zwykle deklarują 5 letni okres przydatności.
Szybkość zużywania się inhibitorów zależy w dużym stopniu od zawartości wody, pojemności układu, ciśnienia roboczego, czy choćby sposobu eksploatacji auta. W zawiązku z coraz większymi różnicami konstrukcyjnymi silników i układów chłodzenia obecnie wymiany płynu należy dokonywać zgodnie z zaleceniami serwisowymi producenta auta, stosując wymagany przez niego płyn chłodniczy.
Czy można określić rodzaj płynu po jego kolorze?
Producenci wprowadzili substancje barwiące w celu wewnętrznej identyfikacji produktu, nie ma jednak jasnych reguł w tym względzie, dlatego identyfikacja płynu po kolorze jest niemożliwa. Kolor płynu nie wpływa też w żaden sposób na właściwości płynu. Obecnie płyny chłodnicze są barwione w celu łatwiejszej lokalizacji przecieków i uniknięcia przypadkowego spożycia.
Źródło: Ravenol
