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LIQUIDO
REFRIGERANTE PER RADIATORI E
LIQUIDO PER IMPIANTI FRENANTI |
1.
Premessa
Di
solito, quando si pensa all'ordinaria manutenzione dell'auto, tra le altre
cose spicca innanzitutto la sostituzione dell'olio lubrificante nel motore
con relativa cartuccia. L'olio motore, però, non è l'unico liquido a cui
prestare attenzione: troppo spesso, anche i più accorti finiscono per
trascurare liquidi altrettanto importanti come il liquido refrigerante
dell'impianto di raffreddamento e il liquido dell'impianto frenante. Vediamo
allora di conoscerli un po' meglio, cominciando proprio da quest'ultimo.
2.
Liquido per impianti frenanti
Guardando
da vicino una confezione di liquido per impianti frenanti, la prima
scritta che attrae la nostra attenzione è la sigla DOT seguita da un
numero da 3 a 5. Essa rappresenta la certificazione del livello
qualitativo (DOT è infatti l'acronimo dell'americano Department Of
Trasportation che ha emanato le norme). Attualmente, il livello più
elevato in commercio è il DOT5 (a volte seguito da un altro numero dopo
la virgola), il quale è espressamente dedicato agli impianti frenanti per
le competizioni e che solitamente è completamente sintetico. Di norma, le
auto di serie impiegano liquidi DOT3 o DOT4, mentre sulle moto il DOT3
non viene più utilizzato. Il
liquido dei freni, "teoricamente" incomprimibile come tutti i
liquidi, ha il compito di trasmettere le pressioni di decine di bar senza
risentire troppo della temperatura di esercizio che va da -40 °C (che
rappresenta il limite minimo consentito per il punto di congelamento) fino
ad oltre 200 °C (punto di ebollizione "a secco"). Esso,
costituito (per il DOT3 e il DOT4) prevalentemente da glicoli ed etere
glicolico, deve possedere anche proprietà lubrificanti (tuttavia non è
corretto definirlo "olio dei freni"), in quanto lavora a
contatto con parti mobili; inoltre, non deve risultare corrosivo nei
confronti degli anelli di tenuta in gomma o delle parti metalliche
utilizzate per realizzare l'impianto frenante. Una
caratteristica indesiderata del liquido dei freni è però quella di essere
anche igroscopico, termine che indica la tendenza di questo fluido ad assorbire
umidità attraverso le microporosità delle tubazioni o i bordi delle
guarnizioni di tenuta. Purtroppo, con il passare del tempo, le
caratteristiche originali del liquido vanno degradando e, già dopo un solo
anno, si notano variazioni significative del suo rendimento: la
percentuale massima ammissibile di umidità presente nell'impianto è del 3,5%,
quantità che potrebbe essere sufficiente ad abbassare di 80 °C (per
esempio da 240 a 160 °C) il punto di ebollizione. In realtà, il fatto che l'acqua ed
il liquido dei freni formino un legame chimico è per certi versi anche una
salvezza: è proprio grazie a questo legame, infatti, che l'acqua presente non bollirà
più a soli 100 °C ma
lo farà ad una temperatura parecchio più elevata. A tal proposito, c'è
da dire che l'evaporazione nelle tubazioni è da ritenersi molto
pericolosa, in quanto genera delle bolle di vapore acqueo che (al
contrario dei liquidi) si comprimono rendendo vano lo sforzo sul pedale e,
in definitiva, la frenata stessa. Tirando
le somme, quindi, per sapere quanto è performante un liquido per impianti
frenanti, è necessario tenere d'occhio il punto di ebollizione (Vapour
Lock Point) sia a "secco" (cioè da nuovo, non ancora impiegato)
sia in "umido" (cioè dopo un lungo periodo di presenza
nell'impianto). Ebbene, il DOT3 è il più scadente in quanto a
resistenza alle temperature (ha quindi una più bassa temperatura di
ebollizione, bolle prima), ma ha il pregio di non degradare molto le
prestazioni per un paio d'anni; il DOT4 e il DOT5, invece, andrebbero
sostituiti rispettivamente una volta l'anno ed una volta ogni 6 mesi per sfruttarne
a pieno le peculiarità. La durata del DOT5 potrà sembrare oltremodo
limitata, ma non va dimenticato che esso è dedicato ai mezzi da
competizione, siano essi auto o moto.
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Il disegno mostra orientativamente come l'umidità
presente nell'impianto frenante abbassa il punto di ebollizione (Vapour
Lock Point) del liquido dei freni. In corrispondenza dello 0% di
umidità si ha il punto di ebollizione "a secco", mentre
quello "in umido" (linea verticale gialla) corrisponde al
3,5%, considerato il limite massimo ammesso. La linea rossa
rappresenta il liquido DOT5, quella blu il DOT4, quella verde il
DOT3.
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3.
Liquido refrigerante per radiatori
Il
sistema di raffreddamento di un motore può essere essenzialmente di due
tipi: raffreddamento a circolazione d'aria e raffreddamento a circolazione
d'acqua. Il raffreddamento a circolazione d'aria, un tempo diffuso, ha lasciato
progressivamente il campo al raffreddamento ad acqua, al cui funzionamento
vogliamo brevemente accennare. Le
parti fondamentali del circuito di raffreddamento sono la pompa (mossa dal
motore tramite una cinghia trapezoidale o tramite la cinghia dentata della
distribuzione), il radiatore, il ventilatore, il termostato.
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| Schema del circuito
di raffreddamento a circolazione d'acqua. |
La
pompa attiva la circolazione del liquido di raffreddamento nel monoblocco,
nella testata e nel radiatore; il termostato impedisce l'afflusso del
liquido al radiatore fino a quando esso ha raggiunto una temperatura
sufficiente. Per ridurre il consumo di energia e accelerare la regimazione
termica del propulsore, il ventilatore del radiatore è quasi sempre
azionato da un motore elettrico che viene inserito da un termocontatto o
direttamente dalla centralina dell'impianto di accensione e iniezione. Nel
caso dei ventilatori azionati dal motore con una cinghia trapezoidale,
viene spesso utilizzato un giunto viscoso che consente di regolare la
velocità di rotazione del ventilatore in funzione della richiesta di
raffreddamento del radiatore. Una derivazione del circuito di
raffreddamento alimenta l'impianto di climatizzazione per consentire il
riscaldamento dell'abitacolo. La messa a punto del circuito di
raffreddamento è oggi ancora più critica di un tempo, visto che per
ridurre i consumi e le emissioni è importante che il motore raggiunga al
più presto la temperatura di esercizio e la mantenga costante.
In
un tradizionale motore a quattro tempi alimentato a benzina, solamente il
30% dell'energia fornita attraverso il combustibile viene trasformata in
quella meccanica, mentre il resto viene perduto sotto forma di calore; di
quest'ultimo, il 30% viene ceduto al sistema di raffreddamento e più o
meno altrettanto prende la via dello scarico. Il restante 10% circa è
rappresentato dalle perdite per irraggiamento (scambiate sotto forma di
radiazioni emesse dalla sorgente termica), sommate alle incomplete
combustioni del carburante (che al giorno d'oggi sono davvero ridotte).
Di tutto il calore generato
dalla combustione, la maggior parte viene scambiato attraverso le pareti
del cilindro ed assorbito (per una quota del 70% ed oltre) dalla
testata. Con
riferimento ai turbodiesel, è bene precisare che tali motori producono,
rispetto ai motori a benzina, più calore nella testata; in compenso,
emettono però gas di scarico più "freddi". Pertanto, i motori
a gasolio dovranno godere di un'efficiente refrigerazione per guadagnarsi
la medaglia in affidabilità.
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| Il disegno mostra
il bilancio termico di un motore. Solo un terzo del calore
introdotto col combustibile (freccia gialla) è convertito in lavoro
utile per muovere l'automobile (freccia verde). Una quota che si
aggira sul 30% (freccia rossa) viene persa per il raffreddamento del
propulsore, indispensabile per l'integrità dello stesso. |
Comunemente,
ci si riferisce al liquido refrigerante per radiatori usando il termine
"antigelo". Effettivamente, nella storia dell'automobile,
l'antigelo fece la sua comparsa esclusivamente per proteggere il motore
dal freddo nei mesi invernali. Il motivo è intuibile: l'acqua, quando si
trasforma in ghiaccio, aumenta di circa il 9% il proprio volume; tutti sanno
che quando questo liquido si solidifica può arrivare a disgregare le
rocce, figuriamoci quello che può fare al monoblocco di un propulsore.
I
liquidi refrigeranti moderni, tutti a base di glicole etilenico, abbassano
il punto di congelamento dell'acqua fino a -40 °C ma al contempo
innalzano il punto d'ebollizione a 110 °C ed oltre. Pertanto, l'attuale
compito dell'antigelo è duplice: quando il motore è spento, deve
proteggerlo dal freddo; quando il motore è in moto, deve gestire
efficacemente le temperature d'esercizio mantenendole costanti per evitare
di bruciare le guarnizioni e di grippare o deformare gli organi meccanici.
La
capacità di far bollire l'acqua ben oltre i canonici 100 °C già
basterebbe a dimostrare quanto il fluido refrigerante sia evoluto, ma c'è
ben altro. Il circuito di raffreddamento deve essere protetto dall'acqua
stessa che contiene, poiché essa lascia depositi calcarei ed è quindi
corrosiva. Usando l'acqua distillata, le cose non migliorano, perché se
è vero che non contiene calcio è altrettanto assodato che risulta più
aggressiva nei confronti dei metalli. Dunque, per mantenere pulito il
circuito, composto da tubazioni in gomma e parti metalliche, al glicole
etilinico viene aggiunto un pacchetto di additivi che combattono la
formazione di schiuma, calcare e ruggine, e preservano dalla corrosione
chimica tutti i materiali con i quali il fluido verrà a contatto. Il
liquido refrigerante commercializzato è di due tipi: preparato o da
preparare. Il
primo è già diluito e pronto all'uso: basterà quindi versare
nell'impianto la dose indicata nel libretto di manutenzione dell'auto. Al
secondo, invece, si deve aggiungere l'acqua del rubinetto, solitamente al
50%; in genere, non sono consigliate altre percentuali di diluizione o
l'impiego di acqua distillata, ma per esserne certi è bene rispettare
le indicazioni fornite dal fabbricante. Attenzione
anche a non impiegare il prodotto concentrato oltre i dosaggi prescritti (in quanto potrebbe essere troppo
aggressivo) e a non miscelare mai il
liquido vecchio con quello nuovo o con altri di marca diversa. Nel
caso in cui la confezione rechi la scritta "liquido permanente", non
lasciatevi trarre in inganno giacché significa esclusivamente che il
fluido è adatto per tutte le stagioni (storicamente veniva impiegato solo
in inverno); pertanto, la dicitura non vuole assolutamente dire che duri
in eterno. Il refrigerante deve essere sostituito ogni due anni perché la
protezione offerta dagli additivi viene alterata nel tempo, a prescindere
dal chilometraggio percorso dall'auto. La lunga permanenza nell'impianto
determina la corrosione dei metalli e, più in generale, la formazione di
depositi che riducono fortemente lo scambio di calore tra propulsore e
radiatore, con conseguente innalzamento delle temperature d'esercizio.
Infine,
qualche
consiglio utile. Il
controllo del livello del liquido refrigerante deve essere sempre
effettuato a motore freddo, con la vettura in piano e senza oltrepassare i
livelli di minimo e massimo indicati sulla vaschetta d'espansione. Quando
si sostituisce il liquido (il che andrebbe fatto ogni due anni), si
dovrebbe effettuare anche il lavaggio del circuito di raffreddamento,
facendo circolare soltanto acqua al fine di drenare ogni impurità
presente nell'impianto. Pur
non essendo operazioni difficili, è bene che sia il meccanico di fiducia
a compierle; infatti, c'è sempre il rischio di formare pericolose bolle
d'aria nelle tubazioni, bolle che devono essere eliminate, con un po' di
esperienza, attraverso gli appositi spurghi. Tenete
poi presente che il liquido di scarto è un rifiuto tossico; pertanto, non
liberatevene buttandolo in un tombino ma, se avete fatto tutto da soli,
consegnatelo ad un meccanico che, per legge, deve essere attrezzato a
smaltire questo tipo di rifiuti. Tra
i controlli da effettuare periodicamente sull'impianto di raffreddamento
c'è anche la verifica sotto pressione della tenuta ermetica del circuito.
Tale test è possibile grazie ad uno strumento (come quello riportato
nella figura che segue) che prevede una pompa con manometro ed una serie
di tappi per adattarsi alla maggior parte delle vetture in commercio.
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Per
controllare poi lo stato di salute del liquido refrigerante, è disponibile un
apposito strumento (figura sottostante). Prodotto dalla Facom, consente la
verifica della temperatura di congelamento del liquido sia a motore freddo
che a motore caldo.
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Questo articolo è una
rielaborazione (ampliata in più punti) dell'originale realizzato da
Piero Plini per la rivista ELABORARE n° 78, da cui sono tratte
alcune delle immagini inserite in questa pagina.
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