O Arrefecimento no Nível Correto
O Sensor do Nível do Líquido de Arrefecimento é responsável por monitorar a quantidade de fluido de arrefecimento do motor, determinando se o volume está dentro do estabelecido pelo fabricante. Embora não equipe todos os veículos, o sensor pode evitar a falta de líquido de arrefecimento, eventualidade que poderia causar o sobreaquecimento do motor. Além disso, o sensor pode servir como alerta ao condutor de possíveis vazamentos do sistema de arrefecimento e, dependendo do tipo, indicar a qualidade do fluido aplicado.
Nesta matéria vamos descrever os tipos de sensores existentes e explicar como eles funcionam. Também vamos mostrar alguns possíveis erros e problemas oriundos deste sistema, ilustrados com exemplos práticos. Acompanhe!
Neste post você vai ver:
- O Sistema de Arrefecimento do Motor
- Principais Componentes
- A Importância do Sensor de Nível
- Formatos, Exemplos de Uso e Problemas
- Estudo de Caso
- Possíveis Sintomas e Códigos Relacionados
O Sistema de Arrefecimento do Motor
Pela sua natureza de funcionamento, os motores de combustão interna emitem calor como consequência do trabalho realizado. Além disso, para desempenhar sua função eles são construídos com diferentes materiais e utilizam muitos componentes móveis e folgas muito justas
Assim, para evitar danos provocados pelo excesso de temperatura, há a necessidade de refrigerar o motor, mantendo-o abaixo dos 130ºC. Quem desempenha esta função é o sistema de arrefecimento, que tem o objetivo de manter o motor como um todo dentro de uma faixa de temperatura ideal para o seu funcionamento, permitindo um melhor desempenho, consumo eficiente de combustível e menor emissão de poluentes.
A seguir vamos explicar brevemente como este processo ocorre, mas se você gostaria de ler mais detalhadamente a respeito, temos um post completo sobre o sistema de arrefecimento.
Funcionamento Básico
Para controlar a temperatura do motor, o sistema de arrefecimento faz circular um fluido que absorve o excesso de calor e o dissipa no ar ambiente. Embora alguns veículos mais antigos utilizem o próprio ar atmosférico como fluido refrigerante, a grande maioria dos motores modernos utiliza a água para esta finalidade, principalmente porque ela possui maior capacidade de absorção de calor.
Outra característica dos sistemas modernos é o seu funcionamento em circuito fechado sob pressão, dispensando a necessidade de reabastecimento periódico, e é neste sistema que manteremos o foco.
Principais Componentes
Os principais componentes do sistema de arrefecimento são:
- Fluido de arrefecimento
- Radiador
- Ventoinha ou eletroventilador
- Reservatório de expansão
- Bomba d’água
- Mangueiras, tubos, válvulas e sensores
Sendo o elemento que faz efetivamente o controle da temperatura, podemos considerar a água ou fluido de arrefecimento como o primeiro componente do sistema. Por questões químicas como o ponto de ebulição, ponto de congelamento, coeficiente de dilatação, entre outros, não se utiliza água pura no sistema de arrefecimento mas sim uma solução com aditivos. Pelo mesmo motivo há um volume mínimo e máximo de fluido indicados para o sistema, especificados pela fabricante de acordo com cada modelo de veículo e motor para garantir a máxima eficiência e índices corretos de pressão para o sistema.
Já o segundo componente é o radiador, que dissipa no ar ambiente o calor do fluido quente que saiu do motor, refrigerando o fluido para que este possa continuar o ciclo de controle da temperatura. Quando o fluxo de ar que atravessa o radiador é insuficiente, o sistema conta com uma ventoinha ou eletroventilador que força a passagem de ar, auxiliando na troca de calor.
Como a água expande com o aumento da temperatura, é necessária uma “sobra” de espaço para que ela não seja expulsa do sistema quando quente. Para isto, o radiador conta com um reservatório de expansão, que pode fazer parte do próprio corpo do radiador ou ser um recipiente separado.
Para efetuar a circulação do fluido pelo sistema há uma bomba d’água que normalmente é propulsionada pelo próprio motor ou, em alguns casos, por um motor elétrico dedicado. Por fim, há o conjunto de mangueiras e tubos que interconectam os componentes, além de válvulas e sensores que monitoram e permitem o controle da temperatura na faixa ideal.
A Importância do Sensor de Nível
Agora que sabemos o que é o sistema de arrefecimento, é possível perceber que a quantidade de líquido de arrefecimento é um fator vital para a preservação do motor. Por isso, dentre os sensores utilizados está o sensor de nível do fluido de arrefecimento, também chamado CLS (da sigla em inglês Coolant Level Sensor), cuja função é a de informar uma possível insuficiência de fluido no sistema.
Inicialmente se empregava o sensor do nível de fluido do radiador apenas para acionar alertas e/ou alarmes para o motorista, por meio de luzes espia ou avisos no computador de bordo.
Porém, em modelos mais modernos ele ganhou maior relevância, uma vez que a central eletrônica do motor recebe e processa sua informação. Assim, o sistema pode determinar ações preventivas contra danos ao motor, como o acionamento de um modo de emergência, potência reduzida, desligamento do motor e inibição de partida.
Para exemplificar a utilização do sensor de nível do líquido de arrefecimento em comunicação direta com a central eletrônica do motor, mostramos na imagem abaixo um diagrama elétrico disponível na Plataforma Doutor IE:
Localização
Com o intuito de desempenhar seu papel, o sensor de nível do fluido de arrefecimento é instalado no reservatório de expansão do sistema, seja ele externo ou conjugado ao radiador de água do motor. Fica na parte inferior, lateral ou no topo do reservatório, variação determinada pelo tipo de sensor utilizado.
Outra variação que ocorre é no método de fixação, sendo alguns sensores encaixados por pressão em uma vedação de borracha, enquanto outros são fixos por algum tipo de trava, ou ainda rosqueados diretamente no reservatório.
Principais Tipos e seu Funcionamento
Os principais tipos de sensores do nível do líquido de arrefecimento são:
- Boia ou chave magnética
- Resistivo
- Capacitivo
Todos os tipos de sensores utilizam o mesmo princípio básico e funcionam como chaves eletrônicas liga/desliga, variando o método de acionamento.
Um deles é o de boia, que tem uma chave magnética do tipo Reed switch no corpo do sensor e um ímã montado em uma boia que flutua diretamente no fluido de arrefecimento. Quando o nível do líquido fica abaixo do mínimo, a boia desce e o ímã nela instalado altera o campo magnético na região do sensor. Esta alteração aciona a chave magnética de forma a abrir ou fechar o circuito, de acordo com o sistema elétrico do veículo.
Outro tipo é o resistivo, que utiliza as propriedades condutivas do fluido de arrefecimento para fechar o contato elétrico entre dois eletrodos que ficam submersos no reservatório de expansão. Desta forma, quando o fluido está abaixo do especificado os eletrodos deixam de estar submersos e o contato elétrico se abre.
Por fim há o sensor capacitivo, que é comandado por um módulo dedicado. Este conjunto forma um campo elétrico ao redor de um eletrodo, e é calibrado para fornecer uma determinada resposta em capacitância quando submerso no líquido de arrefecimento. Se o nível de fluido ficar abaixo do especificado, o eletrodo é cercado pelo ar e altera a resposta capacitiva. Isto acontece por causa da diferente rigidez dielétrica entre o líquido e o ar.
Formatos, Exemplos de Uso e Problemas
Como muitas coisas no mundo automobilístico, o funcionamento determina o formato dos sensores de nível do fluido de arrefecimento. Alguns modelos utilizam elementos móveis que fazem a medição diretamente no líquido e interagem com o sensor, que nem sempre está em contato com o fluido de arrefecimento.
Outros são estáticos mas ainda demandam a submersão no líquido, porque utilizam as propriedades elétricas do fluido de arrefecimento para a medição. Dito isto, vamos enumerar os formatos mais comuns no mercado, com exemplos de uso e possíveis problemas.
Sensor de Boia ou Chave Magnética
Pode ter formatos bem variados, normalmente fabricado em plásticos resistentes a altas temperaturas. Alguns possuem a boia articulada no próprio corpo do sensor e ficam na lateral do reservatório de expansão, como acontece nas Mercedes-Benz W123, W201/202, W210/212 e nos veículos da família Uno equipados com sistema “Check Control” quando o reservatório de expansão é incorporado ao radiador.
Ainda na linha Uno, bem como outros modelos Fiat e Alfa Romeo, quando o reservatório fica no radiador, o sensor de nível tem a boia suspensa em uma haste metálica e fica no topo deste. Outros modelos como as BMW E30/34/36 também utilizam sensores no formato de haste, porém instalados no fundo do reservatório de expansão.
Todos estes sensores são comuns em motores Cummins, International, MWM, entre outros diesel da linha pesada, e possuem como grande desvantagem a necessidade de um furo exclusivo para a instalação do sensor no reservatório de expansão.
Sensor de Boia na Tampa do Reservatório de Expansão
Uma variação do sensor de boia tem a montagem feita diretamente na tampa do reservatório de expansão, eliminando a necessidade do furo adicional para a instalação. Diversos modelos da Land Rover, da Opel e da Volvo utilizam este formato.
Sensor Magnético com a Boia Separada
Outra variação tem o conjunto boia/ímã instalado em uma haste dentro do reservatório de expansão enquanto o corpo do sensor, que contém a chave magnética, fica instalado de maneira externa ao reservatório, sem contato com o líquido de arrefecimento e por isso menos suscetível a defeitos. As BMW E46, E53, E60, E90, E91, E92 e E93 utilizam este formato.
O problema mais comum nestes sensores é a deterioração da boia, que perde a flutuação e afunda mesmo quando o nível de fluido está correto. Outros problemas são relacionados à fixação da boia e/ou do ímã, que podem sair do raio de ação do sensor magnético, provocando erros de leitura. Finalmente, por estar imerso em um líquido que atinge elevadas temperaturas, o ímã pode perder suas propriedades magnéticas.
Acontecem também vazamentos de fluido através do corpo do sensor, especialmente nos de instalação lateral ou inferior, bem como oxidação dos terminais elétricos e chicotes correspondentes ao funcionamento do sistema de leitura do nível.
Sensor do Tipo Resistivo
Devido ao seu princípio de funcionamento, o sensor resistivo não apresenta grandes variações de formato, tendo sempre dois eletrodos submersos no fluido de arrefecimento. Normalmente são construídos em plástico e rosqueados no reservatório de expansão, sendo alguns modelos travados ao serem inseridos e girados em seu alojamento. Estes sensores foram muito usados nas linhas PSA e VW dos anos 90.
Por atuarem submersos, um defeito comum encontrado nos sensores resistivos, vem da exposição dos eletrodos ao líquido de arrefecimento. Pode haver corrosão, formação de borra ou depósito de agentes contaminantes nos eletrodos, alterando a sua resistência elétrica. Como o sistema é calibrado para atuar com uma determinada resistência elétrica, este mau contato pode afetar a medição e provocar erros de leitura.
Outro ponto interessante é que o próprio líquido de arrefecimento é o elemento resistivo do sistema. Portanto, alterações na sua composição podem modificar a resistividade elétrica, alterando a leitura de resistência do sensor, ocasionando alarmes falsos.
Esta característica permite que o sensor de nível exerça um papel secundário de indicador de qualidade do fluido, alertando para o uso de fluidos com características diferentes das especificadas pelo fabricante. Torna possível também detectar defeitos mecânicos como, por exemplo, a queima da junta de cabeçote. A contaminação do fluido de arrefecimento com óleo lubrificante irá alterar a sua resistividade elétrica, e dar falsas leituras.
Sensor do Tipo Capacitivo
Por fim, os sensores capacitivos possuem grande variação em termos de formato, podendo ter o módulo de controle separado ou integrado no próprio corpo do sensor. A montagem pode ser por rosca, fixação com trava metálica ou inserção e giro de trava no reservatório de expansão.
Alguns têm o corpo em material plástico, possuem sempre um eletrodo metálico que precisa estar submerso no líquido de arrefecimento, mas não necessariamente em contato com ele. Por isso alguns contam com uma cobertura do eletrodo, enquanto outros podem apresentar construção metálica.
Nos anos 90 era muito usado pela GM nas linhas de veículos das suas subsidiárias norte-americanas. Hoje equipa boa parte dos modelos em fabricação das mais diversas marcas como Ford, Mercedes-Benz, Renault, VW, entre outros, incluindo linha pesada.
Com relação aos problemas mais frequentes, pode ocorrer a formação de borra ao redor do eletrodo, causando distorção da leitura de capacitância. O gerenciamento eletrônico pode provocar falhas de leitura, especialmente quando tem o módulo de controle embutido. Podem também apresentar vazamento pela própria carcaça do sensor.
Por fim, da mesma forma que nos sensores resistivos, o fluido de arrefecimento é o ator principal da medição, portanto agentes contaminantes, especificação incorreta e aditivos não regulamentados pelo fabricante fazem com que sejam alteradas as características dielétricas do líquido e provoquem leituras erradas do sensor.
Estudo de Caso
Para ilustrar como o sensor de nível de arrefecimento pode ser primordial para um veículo, vamos trazer o caso mostrado no episódio 090 da série Doutor-IE em Campo, que traz um Ford Cargo C-2422e ano 2007 com limitação de potência e dificuldade de partida do motor.
Neste vídeo, o veículo em questão tinha acesa a luz amarela indicadora de defeito no sistema de injeção, além de apontar no scanner o seguinte código de falha: “P111 – Nível do líquido de arrefecimento do motor”.
A primeira verificação feita foi do próprio nível do fluido de arrefecimento, e este estava correto. Depois a suspeita recaiu sobre o sensor e, para assegurar o correto diagnóstico, se utilizou uma dica bem interessante do Manual de Dicas e Soluções, que está na Plataforma Doutor-IE.
Desconectando-se o conector do sensor de nível, deve-se fazer um curto circuito entre os terminais C e D. Após isso se dá a partida no veículo e, caso os sintomas desapareçam, o defeito está mesmo no sensor.
Com este teste simples é possível ter assertividade no diagnóstico. Testes similares podem ser aplicados a outros veículos, de acordo com cada sistema elétrico e sempre consultando uma fonte técnica previamente.
Apesar do vídeo ser dedicado aos caminhões Ford Cargo equipados com motores Cummins ISBe4 e Cummins ISBe6, o mesmo teste pode ser aplicado aos ônibus e caminhões Volkswagen Worker, Volksbus, Agrale e Marcopolo com as motorizações MWM ACTEON 4.12 TCE e MWM ACTEON 6.12 TCE.
Possíveis Sintomas e Códigos Relacionados
Finalizando este artigo, listamos alguns sintomas que podem ser relacionados a um defeito no sensor de nível do fluido de arrefecimento, bem como alguns dos códigos de falha genéricos OBD.
Sintomas Observados
- Luz de advertência do nível de líquido de arrefecimento acesa
- Luz de advertência da injeção eletrônica acesa
- Luz de advertência da temperatura do líquido de arrefecimento acesa
- Dificuldade na partida do motor
- Perda de potência
- Ativação de modo de emergência
- Desligamento do motor
Alguns Códigos de Falha Relacionados
- P2556 – Falha no Circuito Elétrico do Sensor / Interruptor de Nível do Líquido de Arrefecimento do Motor (Engine Coolant Level Sensor/Switch Circuit).
- P2557 – Falha no Circuito Elétrico do Sensor / Interruptor de Nível do Líquido de Arrefecimento do Motor (Engine Coolant Level Sensor/Switch Circuit Range/Performance).
- P2558 – Falha no Circuito Elétrico do Sensor / Interruptor de Nível do Líquido de Arrefecimento do Motor (Engine Coolant Level Sensor/Switch Circuit Low).
- P2559 – Falha no Circuito Elétrico do Sensor / Interruptor de Nível do Líquido de Arrefecimento do Motor (Engine Coolant Level Sensor/Switch Circuit High).
- P2560 – Nível do Líquido de Arrefecimento do Motor Muito Baixo (Engine Coolant Level Low).
- 111 – Nível do líquido de arrefecimento do motor [Código SPN].
