Vloga hladilne tekočine v avtomobilih

Hladilni sistem v avtomobilu je zaprt sistem in mora biti zato dobro zatesnjen, da tekočina ne uhaja iz njega. Do izhajanja najpogosteje pride zaradi rjavenja oziroma korozije, zato je pomembno, da hladilna tekočina preprečuje rjavenje. Druga pomembna lastnost hladilne tekočine je, da tudi pri nizkih zimskih temperaturah ne zmrzne in s tem omogoči delovanje motorja.

O hladilni tekočini začnemo običajno razmišljati tedaj, ko je že zelo pozno ali celo prepozno: ko se motor začne pregrevati in ko se začne kaditi izpod pokrova motornega prostora, na instrumentni plošči v avtu pa posveti rdeča luč za temperaturo hladilne tekočine. Morda kdo še včasih pogleda, če je v ekspanzijski posodi dovolj hladilne tekočine, kaj več pa že ne. A o hladilni tekočini, ki jo često poimenujemo tudi antifriz, je dobro vedeti še kaj več. O tem smo se pogovarjali z Alešem Arnškom, vodjem programa olja in maziva pri Petrolu.

Vloga hladilne tekočine

“Hladilno tekočino ali 'antifriz' potrebuje tako rekoč vsak avtomobil, avtobus, tovornjak, traktor, delovni stroj, pa tudi nekateri mopedi in večina motociklov. Njena uporaba je raznovrstna, saj si modernega motorja z notranjim izgorevanjem dandanes ne moremo predstavljati brez učinkovitega hladilnega sistema. Motor z notranjim izgorevanjem potrebuje medij, s katerim se iz motorja odvaja odvečna toplota in prepreči pregrevanje in okvare, ki bi zaradi tega lahko nastale. V ta namen večina sodobnih motorjev s tekočinskim hlajenjem uporablja hladilno tekočino na osnovi vode. Pri tekočinsko hlajenem motorju hladilna tekočina teče skozi kanale, ki obkrožajo zgorevalni prostor. V teh kanalih hladilna tekočina prevzame odvečno toploto, jo odvede do hladilnika in naprej v zrak.

Hladilna tekočina je torej sredstvo za prenos toplote. V prvi vrsti preprečuje pregrevanje, “kuhanje” motorja, pozimi pa hladilni sistem ščiti pred zmrzovanjem. Za preprečevanje pregrevanja načeloma zadostuje že voda. Voda dobro prevaja toploto, ima razmeroma ugodno vrelišče, pa še poceni je. Vendar pa voda povzroča korozijo, pozimi pa tudi hitro zmrzne. Za preprečevanje zmrzovanja se voda meša z etilen glikolom (oziroma mono-etilen glikolom). Etilen glikol ima v hladilnih tekočinah funkcijo zaščite pred zmrzovanjem, poleg tega pa poviša tudi vrelišče hladilnemu sredstvu. Mešanica vode in etilen glikola zelo učinkovito ščititi motor pred zmrzovanjem tudi pri najnižjih temperaturah. Tipična mešanica 50 % vode in 50 % etilen glikola učinkovito ščititi motor pred zmrzovanjem do –40°C. Takšno mešanico si brez posebnega znanja kemije lahko pripravi vsak sam zelo poceni. Zaščita motorja pred zmrzovanjem zato sploh ni problematična in še zdaleč ne odraža kakovosti hladilne tekočine. Bistvena lastnost današnjih hladilnih tekočin je njihovo dolgotrajno protikorozijsko delovanje. Sodobna hladilna tekočina zato potrebuje še dodatke (aditive), ki korozivno delovanje nevtralizirajo za čim daljše obdobje. Moderni motorji so izdelani iz najrazličnejših materialov (aluminij, jeklo, siva litina, baker, mehki lot, medenina, plastika, guma…) v čedalje ožjih tolerančnih območjih, zaradi česar so še bolj občutljivi na razne poškodbe kot njihovi predhodniki. Hladilna tekočina mora zato vsebovati uravnoteženo kombinacijo inhibitorjev korozije, ki zagotavljajo učinkovito in dolgotrajno zaščito kovinskih in nekovinskih delov. V sodobnih hladilnih tekočinah to težko nalogo prevzame pazljivo uravnotežen paket kemičnih spojin, razvit prav v ta namen. Zato tisti, ki trdijo, da je voda v poletnih mesecih zadostna ali celo najboljša za učinkovito hlajenje in zaščito hladilnih sistemov motorjev, živijo v zmotnem prepričanju. Voda sama povzroča korozijo hladilnega sistema, poleg tega pa zavre že pri sorazmerno nizki temperaturi. To je še posebej pomembno, če je v vozilu vgrajena klimatska naprava, ki hladilno tekočino še dodatno toplotno obremeni. Še slabše se godi hladilnemu sistemu, če je v njem slaba hladilna tekočina z neustreznim ali pomanjkljivim inhibitorjem korozije. Etilen glikol je namreč izredno koroziven (bolj kot voda) in ga je treba z dodatki (aditivi) nevtralizirati. Ker se zaščita pred korozijo s časom bolj ali manj izgubi, moramo hladilno tekočino redno menjati,” opozarja Aleš Arnšek.

Kakovost določajo aditivi

“Kakovost hladilnih tekočin se torej odraža s kakovostjo paketa aditivov. Paket aditivov se s časom porablja, ker aditivi pač opravljajo svojo funkcijo. Dalj časa je hladilna tekočina uporabna, bolj kakovostna je. Najsodobnejše hladilne tekočine, ki hladilnim sistemom motorjev zagotavljajo najvišjo možno stopnjo zaščite pred korozijo in zmrzovanjem, hladilne sisteme ščitijo veliko bolj učinkovito in dolgotrajneje, kot hladilne tekočine izdelane po stari tehnologiji. Novejša generacija hladilnih tekočin je povečini izdelana po tehnologiji organskih kislin. Ta tehnologija omogoča boljše hladilne lastnosti (zaščitna plast je tanjša, zato je prehod toplote boljši), dolgotrajnejšo uporabo, izboljšano visokotemperaturno korozijsko zaščito aluminijastih motorjev, daljšo življenjsko dobo črpalk, izboljšano kavitacijsko zaščito in izboljšano stabilnost proizvoda. Povrh vsega pa so hladilne tekočine tudi ekološko sprejemljivejše, saj ne vsebujejo okolju in motorju škodljivih snovi, kot so nitriti, nitrati, fosfati, amini, borati in silikati. Kakovostna razlika med starejšo in sodobno formulacijo je torej očitna, zato so se intervali menjave podaljšali iz 2 let ali 50.000 km na 5 let ali 250.000 km za osebna vozila in 650.000 km za tovorna vozila.”

Specifikacije namesto standardov

“Standardov, ki bi določali sestavno hladilnih tekočin, je malo, pa še ti so nepomembni, saj so zastareli in s prenizkimi zahtevami, saj jih nihče ne posodablja. Praznino so zapolnili izdelovalci avtomobilskih motorjev – tako kot pri motornih oljih – s svojimi specifikacijami. Vsaka specifikacija ima svojo tehnologijo. Zelo znane so na primer Volkswagnove specifikacije z oznakami G11, G12, G12+, G12++, G13. Poleg teh so zelo aktualne Mercedes Benzove in MAN specifikacije za komercialna vozila. Hladilne tekočine različnih specifikacij so med seboj običajno kompatibilne, kar pomeni, da so mešljive, a vendarle ne v vseh primerih. Zato je glede dolivanja pomembno vedeti, katera hladilna tekočina je v vozilu. Tako je na primer hladilna tekočina, ki izpolnjuje specifikacijo G12, narejena na osnovi organske tehnologije aditiviranja, znane kot OAT, hladilna tekočina G13 pa na osnovi IOBRID tehnologije, ki temelji na uporabi organskih inhibitorjev v kombinaciji z mineralnimi inhibitorji. Obe navedeni tehnologiji se torej v bistvenem razlikujeta,” pojasnjuje Aleš Arnšek in dodaja: “To pa seveda pomeni, da se moramo temu prilagoditi tudi prodajalci, saj moramo ponujati različne hladilne tekočine, da lahko zadostimo različnim zahtevam.”

Različne barve

Hladilne tekočine so zelo različnih, običajno živih barv. Je barva hladilne tekočine pomembna?
“Nekdaj je veljalo pravilo, da so klasične hladilne tekočine modre ali modro zelene barve, medtem, ko so bile moderne hladilne tekočine živih barv, tako da je kupec lahko izbral hladilno tekočino že samo po barvi: če je imel v avtu hladilno tekočino modre barve, je dolil tekočino modre barve. A nekateri izdelovalci so to načelo opustili in danes razlikovanje zgolj po barvi ni več mogoče. Barva hladilne tekočine namreč ni povezana z aditivi, temveč z dodanim barvilom,” pojasnjuje Arnšek.

Razmerje med koncentratom in vodo

Kakšno razmerje med koncentratom in vodo priporočate?
“Pri mešanju koncentrata hladilne tekočine ni pomembno zgolj zmrzišče, temveč tudi količina aditivov v hladilni tekočini. Mešanica tretjine koncentrata in dveh tretjin vode je na spodnji meji priporočljivega, optimalna je mešanica polovica koncentrata in polovica vode. Zmrzišče bo tedaj dovolj nizko tudi za ekstremno nizke temperature – upoštevati moramo, da so temperature pri tleh bistveno nižje od uradno izmerjenih temperatur 1,5 ali 2 metra od tal, v hladilni tekočini pa bo tako tudi dovolj aditivov.”

Ugotovite vzrok iztekanja hladilne tekočine

Priporočljivo je redno preverjanje količine hladilne tekočine. Kaj je treba storiti, če je raven hladilne tekočine pod minimalno količino?
“Če ugotovite, da je prišlo do pomanjkanja hladilne tekočine, jo je seveda treba doliti. Lahko dolijete hladilno tekočino enake ali boljše kakovosti, ni pa priporočljivo dolivanje hladilne tekočine slabše kakovosti. Zelo pomembno pa je tudi, da ugotovite vzrok pomanjkanja hladilne tekočine. Če ta izteka iz hladilnega sistema na tla, pomeni, da gre za slabo tesnost hladilnega sistema. To lahko popravite s posebnimi sredstvi za zatesnitev hladilnega sistema, ki pa so seveda zgolj začasna rešitev, saj se zaradi dodatnih oblog na hladilnem sistemu zmanjša njegova učinkovitost. Če ne morete ugotoviti vzroka iztekanja, je morda prišlo do kavitacijske poškodbe (težave zaradi prevelikega tlaka na določenem mestu) ali korozije znotraj sistema. Tedaj hladilna tekočina lahko pride v stik z motornim oljem. Pri visokih temperaturah in intenzivnem mešanju pride do nastanka neke vrste masti, torej kompaktne mase, ki ne more krožiti po motorju. Če takoj ne ukrepamo, lahko pride do okvare (blokade) motorja. Prvi znak, da je prišlo do mešanja hladilne tekočine in motornega olja, je bel dim iz izpušne cevi in če tedaj ne ukrepamo, je škoda lahko zelo velika,” pravi Arnšek.

Pomanjkljivosti

Ker ni uveljavljenih standardov, ki bi določali kakovost hladilnih tekočin, tudi ni ustreznega nadzora. Tako kakovosti hladilnih tekočih nihče ne preverja, uporabnik pa se lahko orientira zgolj po zapisanih oznakah. Pa so te ustrezne? Jim lahko zaupa? Ne gre spregledati tudi precej različnih cen za hladilne tekočine. So cenejše slabše, dražje boljše?

Pri Petrolu so na lastno pobudo preverili kakovost dvanajstih hladilnih tekočin na slovenskem trgu in ugotovili, če je v plastenkah res takšna hladilna tekočina kot je zapisano na embalaži. Preverjanje so opravili v Petrolovem laboratoriju, ki je ustrezno akreditiranem za tovrstne kontrole in v Artecovem laboratoriju v Belgiji (Arteco je eden vodilnih proizvajalcev hladilnih tekočin v svetu).

“Preverjanja smo se lotili zato, ker so se na trgu začele pojavljati zelo različne hladilne tekočine s sumljivimi deklaracijami in navedbami specifikacij na etiketah, ki so začele ustvarjati nelojalno konkurenco – ne samo v maloprodaji, temveč tudi v veleprodaji in pri ponudbah na javnih razpisih. Hladilne tekočine, ki jih prodajamo pri Petrolu, pa so preverjeno ustrezne kakovosti in v celoti izpolnjujejo vse lastnosti določene z ustrezno specifikacijo,” pravi Aleš Arnšek.

Pri analizi hladilnih tekočin so se pri določevanju nizkotemperaturnih lastnosti osredotočili na določevanje zmrzišča, ki določa začetno točko kristalizacije hladilnih tekočin. V praksi se namreč pojavljajo trije parametri:

• zmrzišče – začetna točka kristalizacije hladilne tekočine,
• zaščita pred zmrzovanjem, 
• strdišče – konec kristalizacije, hladilna tekočina je v trdnem stanju.

Razlika med njimi je okoli 3°C. Pri pravilno namešani hladilni tekočini v razmerju 50 % koncentrata in 50 % vode je zmrzišče okoli –37°C, zaščita pred zmrzovanjem –40°C in strdišče pri okoli –43°C.

Da ne bi prišlo do napačnega razumevanja podatkov, so upoštevali samo meritve zmrzišča. Primerjanje laboratorijskih rezultatov in navedb na embalažah preskušenih vzorcev je pokazala, da nekateri proizvajalci navajajo zmrzišče, nekateri zaščito pred zmrzovanjem, nekateri pa so zamenjali pojme in napačno navajajo parametre, vendar so na splošno nizkotemperaturne lastnosti v grobem v skladu z navedbami na embalaži, kar potrjuje že omenjeno dejstvo, da ni težav pri zagotavljanju ustrezne nizkotemperaturne lastnosti. Določeni proizvajalci so del MEG-a v formulaciji zamenjali s cenejšim glicerolom, vendar to niti ni problematično.

Večji problem pa se je izkazal pri navajanju ustreznosti posameznim specifikacijam (npr. G11, G12, G12+, G12++ in G13). Za doseganje ustreznosti določenim specifikacijam je potrebna določena kemijska sestava inhibitorjev, določena rezervna alkalnost in ustrezen pH hladilne tekočine. Tako hladilna tekočina npr. G12 po sestavi ne more biti enaka G13.

Glede vsebnosti aditivov je analiza pokazala, da zaradi ugotovljenih neskladnosti kar deset od dvanajstih preskušenih hladilnih tekočin ne bi smelo navajati skladnosti s specifikacijami na embalaži! Pa še pri teh dveh se glede na skupno vsebnost inhibitorjev (manjkajo inhibitorji, ki ščitijo baker in medenino) pričakuje nizka do zmerna učinkovitost.

Največje pomanjkljivosti so bile ugotovljene v:

• navajanju kombinacij specifikacij, ki niso mogoče,
• nizki koncentraciji inhibitorjev, kar pomeni nizko stopnjo zaščite pred korozijo, 
• odsotnosti določenih inhibitorjev (npr. odsotnost inhibitorjev, ki ščitijo baker in medenino)
• neustrezni rezervni alkalnosti,
• neustreznem pH-ju,
• nizkem nivoju silicija, kar ni skladno z zahtevami G11,
• prisotnosti tradicionalnih inhibitorjev v formulacijah G12, kar ni dovoljeno.

Zasledili so celo podvajanje proizvodov; enak proizvod se prodaja kot G11, v drugi barvi pa kot G12+, niti en niti drugi pa ne ustrezata niti G11, niti G12+…

Rezultati so torej dovolj zgovorni.

Preverjanje, dolivanje in popravilo v vseh poslovnih enotah AMZS

Pri sodobnih avtomobilskih motorjih s hladilno tekočino skoraj ni več nobenih skrbi, a povsem brez vzdrževanja tudi pri novejših avtomobilih ne gre. Tudi zato je pametno, da kakovost in raven oziroma količino hladilne tekočine v hladilnem sistemu redno preverjamo. Če je raven prenizka, je treba hladilno tekočino dotočiti, ob rednem zniževanju ravni pa je treba preveriti celoten hladilni sistem, saj je vzrok za to lahko tudi slaba tesnost. Temeljito preverjanje, morebitno dolivanje hladilne tekočine ali popravilo hladilnih sistemov strokovno in hitro opravijo tudi v vseh poslovnih enotah AMZS.