Sollecitazioni termiche sul motore

Rubrica: Incominciamo a parlare di automobili
Titolo o argomento: Introduzione alle sollecitazioni termiche agenti sui motori a combustione interna

I carichi termici agenti su un motore a combustione interna vengono tenuti sotto controllo e limitati grazie al sistema di raffreddamento, quest’ultimo ha il compito di impedire che si raggiungano:

  • eccessivi valori di temperatura i quali portano a deformazioni degli organi che smettono di funzionare correttamente (es. grippaggio pistone nella canna) e/o ad un’alterazione delle proprietà lubrificanti dell’olio;
  • sollecitazioni di origine termica dovute a deformazioni e/o dilatazioni impedite o troppo alte. Se ad esempio, nella zona tra le due sedi valvole, si verifica una deformazione plastica, essa provocherà, al momento del ritorno a freddo, delle sollecitazioni di trazione che possono superare il limite di rottura del materiale.

Diversamente dalle sollecitazioni di tipo meccanico, derivanti cioè da forze applicate alla struttura, le sollecitazioni di natura termica sono provocate da dilatazioni dovute al riscaldamento eccessivo di alcune parti. Le sollecitazioni termiche si sovrappongono a quelle meccaniche e, molto frequentemente, rappresentano la causa di rotture degli organi di un motore sottoposto ad elevati flussi di calore.

Brusche variazioni di regime di rotazione, ad esempio un rapido ritorno al minimo dopo una lunga marcia a pieno carico, impediscono all’impianto di raffreddamento di svolgere correttamente il suo lavoro. Ne sa qualcosa chi, dopo una lunga marcia in autostrada ad andature sostenute (ovviamente vietata dal codice stradale per la sicurezza del traffico), si ferma di colpo ad un autogrill senza aver decelerato gradualmente e senza aver quindi ridotto opportunamente le temperature dei vari organi del motore. Improvvisamente non si dispone più della corretta portata d’aria e, altrettanto improvvisamente, la pompa dell’acqua (che ovviamente è mossa dal motore) riduce notevolmente la sua rotazione, con un conseguente drastico calo di portata del liquido refrigerante. Le conseguenze, generalmente, si traducono in rotture delle testate o degli organi del manovellismo.

Curiosità

Al contrario di quanto si possa pensare, più un veicolo è prestazionale (e costoso) e più esso sarà fragile. Questo significa che è molto più facile trovare in un’officina rettifiche e restauro motori, veicoli con cavalleria in esubero e prestazioni brucianti. Tali veicoli stuzzicano il guidatore ad esagerare ed a pensare di avere tra le mani un mezzo senza compromessi e senza lati negativi, così ci si dimenticano tutte quelle attenzioni che invece dovrebbero essere tanto maggiori quanto superiori sono le prestazioni offerte.

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