Buongiorno a tutti e bentornati al nostro quinto appuntamento di "LHSM". Prima di cominciare devo spiegare alcune scelte che, sebbene ben ponderate, non sono mai state adeguatamente esplicate negli articoli precedenti.

• Birra ma perchè parli solo di motori Diesel?
  Beh in realtà la risposta è semplice, il motore Diesel quattro tempi ha subito si notevoli migliorie durante la sua vita, e l'implementazione tecnologica ha portato ottimi traguardi, soprattutto considerando i motori semi-elettronici o a controllo elettronico completo, ma la sostanza non cambia. Il motore Diesel, è sempre uguale, che sia un 1200cc montato su una panda o un mille cavalli da 50.000cc montato su una nave, il motore, è sempre lo stesso. Più grande certo, ma uguale. Inutile dire che è un soggetto perfetto per uno studio più approfondito, perchè offre meno "sfaccettature" da affrontare.

• Cosa significa "LHSM"?
  "Let's have some mechanic". In qualità di uomo di macchina. La mia fantasia si limita a quello che vedo, e ho visto una "L", una "H", una "S" ed una "M". Facile.

• Di cosa parliamo oggi???
  Oggi parliamo di:

L'impianto di raffreddamento

Beh ovviamente, dovevamo arrivarci presto o tardi. Siccome l'argomento è totalmente distinto dai precedenti articoli, può essere tranquillamente letto senza andare a ripassare le meccaniche di movimento che avevamo visto nei primi quattro articoli.

Perchè serve un impianto di raffreddamento? In primo luogo teniamo in considerazione che abbiamo degli elementi meccanici, che lubrificati con olio, si muovono gli uni sugli altri, e con tutti gli accorgimenti del caso, creano comunque un minimo attrito che genera calore, ma questa è la meno.

In camera di espansione, gasolio e aria generano esplosioni... e le esplosioni fanno caldo.
La temperatura di combustione supera senza troppi problemi i 230/300°C in un singolo ciclo, di un solo pistone. A massimo regime, un motore di grandi dimensioni può arrivare a mantenere una temperatura dei gas di scarico fino a 400°C a seconda della taratura.

In foto potete vedere una test di prova che ho eseguito su un motore, che aveva avuto dei leggeri disagi alla turbina di sinistra. il numerino centrale identifica i gradi in Celsius dei gas di scarico, misurati a mezzo di un "Pirometro" (un termometro con portate molto elevate) posto immediatamente dopo la Turbina, il suo utilizzo risulta utile per monitorare eventuali comportamenti anomali da parte del motore, se i valori non dovessero rientrare nelle specifiche dichiarate dalla casa costruttrice, i tecnici potranno operare per le dovute riparazioni.

Motore Detroit Diesel 12V92 - 2 Tempi Taratura da 600Cv

Quindi abbiamo delle temperature estremamente elevate, e queste temperature devono essere abbattute, altrimenti il rischio, è quello di ritrovarsi con dei bei pezzi di metallo fusi sparsi per tutta l'officina, avendo cura però, di ricordarsi che lo scopo dell'impianto di raffreddamento, è anche quello di "mantenere la temperatura di esercizio" ottimale.
Usualmente per i motori Diesel le temperature di esercizio ideali rimangono, a seconda del motore, tra i 75° e i 95°C.

Gli elementi:

Per creare un buon impianto di raffreddamento, abbiamo bisogno dei seguenti elementi:

• Una cassetta di contenimento per l'acqua con il suo importantissimo Tappo;
• Una pompa dell'acqua;
• Uno scambiatore dell'acqua (o radiatore se vi è più familiare);
• Le valvole termostatiche;

Andiamo a vederli nel dettaglio.

La cassa dell'acqua e il tappo:

La cassetta dell'acqua non deve fare altro che contenere il liquido refrigerante, tale cassa è collegata a tutti gli utilizzatori sia in aspirazione che in mandata, ma la parte realmente interessante è il tappo per la chiusura. ogni tappo ha una molla, che consente il mantenimento della pressione all'interno dell'impianto di raffreddamento del motore. La pressione, deve essere mantenuta per evitare l'evaporazione, e quindi l'ebollizione dell'acqua stessa.

"A volume costante , la pressione di un gas è direttamente proporzionale alla sua temperatura assoluta"

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La pompa dell'acqua

Direttamente collegata alla cassa dell'acqua, possiamo trovare la pompa, il cui scopo è quello di creare un flusso regolare e generare una pressione all'interno di tutte le condutture dell'acqua, la pompa aspira l'acqua dalla cassa, e a mezzo di una girante, la convoglia nelle tubature di "mandata", il liquido pompato, verrà quindi indirizzato in tutte le parti del motore:

• Al monoblocco per il raffreddamento dei cilindri;
• Alla testata, per il raffreddamento di tutti i suoi componenti;
• Se necessario, alla turbina e al collettore di scarico*

Al termine del giro indotto dalla pompa per il raffreddamento di tutte le parti sopra elencate, la pompa indirizzerà l'acqua ormai calda, ad uno scambiatore di calore.

_{*non tutti i motori raffreddano i componenti volti a convogliare i gas di scarico}

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Lo scambiatore dell'acqua

Terminato il giro per le "parti calde" del motore, l'acqua a causa dello scambio termico, a sì raffreddato i componenti, ma ha anche acquisito calore, e adesso, bisogna raffreddarla di nuovo, per fare ciò abbiamo bisogno di uno scambiatore di calore, o un radiatore, questi oggetti, sfruttano un elemento freddo per ricreare un nuovo scambio termico, permettendo all'acqua di rilasciare calore e raffreddarsi di conseguenza.

Nelle auto, è comune trovare il radiatore raffreddato ad aria.
l'acqua calda, circola attraverso dei piccoli tubicini, che vengono raffreddati dall'aria generata dalla spinta stessa dell'automobile durante il normale moto a marcia avanti, che, convogliata attraverso le alette poste sul muso della vostra macchina viene spinta direttamente sul radiatore.
Nel caso la macchina sia ferma, e le temperature cominciassero a non esser più contenute, il radiatore è dotato di una ventola elettronica, che provvederà a raffreddare l'acqua

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Nei motori navali invece, si utilizzano degli scambiatori di calore, dove l'elemento refrigerante, è acqua di mare a temperatura ambiente, aspirata da delle pompe. Come si vede dall'esploso quì sotto, l'acqua di mare aspirata, viene indotta attraverso l'aspirazione "A" e percorrerà tutta la lunghezza dello scambiatore, fino ad uscire dal punto "B", da qui verrà ributtata nuovamente in mare. L'acqua calda del motore invece passerà attraverso quei tubi sottili posti al centro del radiatore entrando dal punto "C" ed uscendo dal punto "D", percorrerà quindi la lunghezza del radiatore per due volte, subendo lo scambio termico con l'acqua salata, e tornando a temperatura stabile.

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Le valvole termostatiche

Non ultime per importanza, le valvole termostatiche, servono principalmente a mantenere la temperatura del motore stabile deviando il corso dell'acqua direttamente al radiatore, e consentendo solo in alcuni momenti, di raffreddare una porzione di liquido "prima del tempo". Il bulbo centrale, nella foto definito "Wax capsule", contiene all'interno una cera, o un olio, che, al raggiungimento di una determinata temperatura, si dilata, aprendo il "Primary disc valve" e permettendo quindi il passaggio dell'acqua al radiatore. Quando la temperatura si abbasserà nuovamente, il liquido contenuto nel bulbo della valvola termostatica, farà si che questa si richiuda, non permettendo più il passaggio, e facendo così innalzare di nuovo le temperature.
Questo procedimento permette al motore di mantenere sempre le temperature di esercizio costanti con degli sbalzi termici di massimo 1-2°C.

E questo è tutto

L'impianto di raffreddamento finisce qui, e nel caso ve lo stiate chiedendo, no non mi sono dimenticato dello scambiatore dell'olio, è che semplicemente ne parleremo più avanti, quando faremo il circuito di lubrificazione.
Ricordatevi sempre, quando nella vostra macchina la spia della temperatura dell'acqua si accende, date retta a me, il problema sta quasi sicuramente in uno di questi elementi che vi ho appena illustrato... A meno che non abbiate demolito la testata... in quel caso, cambiate macchina.

Un abbraccio forte, e grazie per essere arrivati fin qui!

Seppur le mie fonti si basino totalmente sulla mia esperienza, qui potete trovare qualche conferma a quanto scritto sopra.

_{Immagine CC0 Creative Commons, si ringrazia @mrazura per il logo ITASTEM.
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