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Introduzione
Tutti i motori a combustione interna (IC) (quattro tempi e due tempi) necessitano di un sistema di controllo della temperatura per evitare il surriscaldamento e il grippaggio. Alcuni motori sono raffreddati ad aria, mentre altri utilizzano un sistema di raffreddamento ad acqua.
Generalmente, i motori di piccole dimensioni (come quelli di motociclette e tosaerba) possono essere raffreddati ad aria, mentre i motori più grandi richiedono un sistema di raffreddamento ad acqua per diversi motivi:
- L'acqua è facilmente reperibile e abbondante nella maggior parte delle aree.
- L'acqua ha una capacità di assorbimento del calore superiore rispetto all'aria, offrendo un'efficacia di raffreddamento maggiore.
- Il raffreddamento ad acqua può essere effettuato a distanza, permettendo una maggiore flessibilità nel design del sistema.
Una temperatura dell'acqua di raffreddamento di circa 80°C (176°F) e una pressione di 3 bar (44 psi) sono standard per la maggior parte dei motori operanti sotto carico.
L'acqua di raffreddamento è talvolta denominata 'acqua della camicia' a causa della 'camicia' d'acqua che circonda la camera di combustione.
Componenti del Sistema di Raffreddamento ad Acqua
Un sistema di raffreddamento ad acqua del motore è composto da un termostato, una camicia del cilindro, una pompa dell'acqua di raffreddamento e uno scambiatore di calore (radiatore).
Sistema di Raffreddamento ad Acqua del Motore
La pompa dell'acqua di raffreddamento è essenziale per la circolazione del fluido refrigerante nel motore. La pompa è accoppiata direttamente all'albero motore , quindi la sua velocità e pressione di uscita sono proporzionali alla velocità del motore. La maggior parte delle pompe è collegata al motore tramite una cinghia, un ingranaggio o una catena. Nei motori di grandi dimensioni, si utilizzano pompe centrifughe azionate da motori elettrici.
Il termostato regola la temperatura del fluido refrigerante e, di conseguenza, quella del motore. Può riscaldare rapidamente il motore bypassando il radiatore o raffreddarlo facendo circolare il fluido attraverso il radiatore. La sua funzione principale è prevenire il surriscaldamento del motore.
Il radiatore dissipa il calore per evitare il surriscaldamento del motore. Nei veicoli, l'aria funge da mezzo di raffreddamento, mentre nei motori più grandi, come quelli navali, si utilizza spesso l'acqua di mare.
Radiatore del Motore
La camicia del cilindro garantisce una distribuzione uniforme del fluido refrigerante attorno al rivestimento del cilindro. La combustione avviene all'interno del rivestimento del cilindro (camera di combustione), che è la parte più calda del motore e richiede un raffreddamento efficace. Il fluido refrigerante entra alla base della camicia e viene scaricato in alto.
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Come funzionano i Sistemi di Raffreddamento ad Acqua del Motore?
Quando il fluido refrigerante (acqua della camicia) è freddo, il termostato bypassa il radiatore e la temperatura del fluido aumenta gradualmente fino a raggiungere il livello ottimale.
Quando il fluido refrigerante è troppo caldo, il termostato lo indirizza verso il radiatore, dove il calore viene dissipato per prevenire il surriscaldamento del motore.
Clicca qui per scoprire come funziona un termostato.
Antigelo ed Espansione Termica
Il sistema di raffreddamento ad acqua è trattato con antigelo per evitare il congelamento del fluido a temperature sotto zero (<0°C). Se il fluido refrigerante si congelasse, il motore potrebbe subire danni gravi a causa dell'espansione del ghiaccio, che eserciterebbe forti sollecitazioni sui componenti del motore. Non è raro che il blocco cilindri si rompa se il fluido refrigerante si congela.
Un serbatoio di espansione è installato per consentire l'espansione termica del fluido refrigerante in caso di eccesso di liquido nel sistema. Il liquido in espansione solitamente apre una valvola sulla parte superiore del radiatore e si scarica in un'area di stoccaggio remota, come un serbatoio di espansione.
Inibitori di Corrosione
Gli inibitori di corrosione vengono aggiunti al sistema di raffreddamento ad acqua per proteggere i componenti interni del motore. Questi inibitori mantengono pulite le superfici di scambio termico del motore e prevengono l'accumulo di incrostazioni o ruggine. L'incrostazione delle superfici all'interno del sistema di raffreddamento ridurrebbe l'efficienza del trasferimento di calore e aumenterebbe il rischio di surriscaldamento del motore.
Componenti del Modello 3D
Questo modello 3D mostra tutti i principali componenti di un tipico sistema di raffreddamento ad acqua del motore, tra cui:
- Termostato
- Pompa dell'Acqua di Raffreddamento
- Radiatore (Scambiatore di Calore)
- Serbatoio di Espansione
- Camicia del Cilindro
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