Sistema di raffreddamento, apparato impiegato per evitare che la temperatura di una struttura o di un dispositivo superi i limiti imposti da esigenze di sicurezza ed efficienza. Se surriscaldato, l’olio di una trasmissione meccanica perde la sua capacità lubrificante, mentre il fluido di un giunto o convertitore idraulico perde sotto la pressione creata. In un motore elettrico, il surriscaldamento causa il deterioramento dell’isolamento. I pistoni di un motore a combustione interna surriscaldato possono gripparsi (incollarsi) nei cilindri. I sistemi di raffreddamento sono impiegati in automobili, macchinari per impianti industriali, reattori nucleari e molti altri tipi di macchinari. (Per una trattazione dei sistemi di raffreddamento usati negli edifici, vedi Aria condizionata.)
Gli agenti refrigeranti abitualmente impiegati sono aria e un liquido (di solito acqua o una soluzione di acqua e antigelo), da soli o in combinazione. In alcuni casi, il contatto diretto con l’aria ambiente (convezione libera) può essere sufficiente; in altri casi, può essere necessario impiegare la convezione forzata dell’aria, creata da un ventilatore o dal movimento naturale del corpo caldo. Il liquido viene tipicamente spostato attraverso un ciclo continuo nel sistema di raffreddamento da una pompa.
In una trasmissione, se la superficie dell’alloggiamento (contenitore) è sufficientemente grande rispetto alla potenza persa, o se la trasmissione è in un veicolo in movimento, di solito c’è una convezione libera adeguata e non c’è bisogno di raffreddamento artificiale. Per aumentare l’effetto di raffreddamento aumentando la superficie, l’alloggiamento può essere dotato di sottili alette di metallo. Su alcune trasmissioni meccaniche stazionarie, può essere necessario far circolare l’olio lubrificante attraverso tubi circondati da acqua fredda o usare una ventola per soffiare aria attraverso tubi circondati dall’olio nel serbatoio. Su molti motori elettrici, una ventola è attaccata all’elemento rotante per creare una corrente d’aria di raffreddamento attraverso l’alloggiamento.
In un’automobile, il movimento del veicolo fornisce un raffreddamento a convezione forzata sufficiente per la trasmissione e gli ingranaggi dell’asse posteriore; nel motore, tuttavia, viene rilasciata così tanta energia che, ad eccezione di alcuni primi modelli e di alcune piccole auto con motori di bassa potenza, il raffreddamento ad aria è inadeguato, ed è necessario un sistema di raffreddamento ad acqua (radiatore).
Un tipico sistema di raffreddamento automobilistico comprende (1) una serie di canali fusi nel blocco motore e nella testa del cilindro, che circondano le camere di combustione con liquido circolante per portare via il calore; (2) un radiatore, costituito da molti piccoli tubi dotati di un nido d’ape di alette per convogliare rapidamente il calore, che riceve e raffredda il liquido caldo dal motore; (3) una pompa dell’acqua, di solito di tipo centrifugo, per far circolare il liquido attraverso il sistema; (4) un termostato per controllare la temperatura variando la quantità di liquido che va al radiatore; e (5) una ventola per aspirare aria fresca attraverso il radiatore.
Per prevenire il congelamento, una soluzione antigelo viene aggiunta o sostituita all’acqua. Per aumentare il punto di ebollizione della soluzione, il sistema di raffreddamento è solitamente pressurizzato per mezzo di un tappo a pressione sul radiatore con valvole che si aprono verso l’esterno ad una pressione prescritta e verso l’interno per prevenire il vuoto quando il sistema si raffredda.