L'impianto di raffreddamento di un'auto è necessario per far funzionare il motore ad una precisa temperatura di esercizio per cui è stato progettato, esattamente come accade per il corpo umano.
Il sistema di raffreddamento è studiato per tenere costante questa temperatura indipendentemente dalle condizioni ambientali (clima rigido o torrido) e di uso del veicolo (salite, discese, accelerazioni, auto carica/scarica, etc.).
Molti miei clienti incuriositi per il guasto di un componente dell'impianto di raffreddamento auto mi chiedono spesso spiegazioni in merito al suo funzionamento.
In questo articolo ci concentreremo sugli impianti di raffreddamento a liquido, gli impianti di raffreddamento ad aria appartengono ormai a vecchissimi modelli di auto con motori di piccola cilindrata (Fiat 126, Fiat 500, VW Maggiolino, etc.), per cui non verranno trattati in questo articolo.
Andiamo con ordine partendo proprio dal vero protagonista di tale circuito, ossia il liquido di raffreddamento, spesso noto anche come liquido radiatore.
§Indice dei contenuti
- Liquido radiatore
- Il radiatore
- Il gruppo ventola radiatore
- Manicotti
- Termostato
- Sensore di temperatura
- Vaso di espansione
- Tappo del vaso di espansione
- Pompa dell'acqua
- La temperatura del circuito di raffreddamento
- Conclusioni
§Liquido radiatore
Il liquido radiatore ha l'importante compito di attraversare tutti i passaggi ricavati nel metallo del monoblocco e della testa del motore, al fine di asportare il calore in eccesso prodotto dalla combustione ad ogni ciclo termodinamico.
Tutto parte da questo prezioso liquido. Si tratta di una miscela di acqua demineralizzata e glicole (etilenico o propilenico), arricchita con inibitori di corrosione.
Per quanto possa sembrare un prodotto semplice ti assicuro che merita proprio un capitolo a se per quanto è complicato. Se sei interessato ad approfondire questo argomento ti consiglio di leggere anche questo nostro articolo.
Il liquido radiatore una volta attraversato il motore, assorbirà il calore per cui la sua temperatura salirà, abbassando di contro quella del motore stesso. A questo punto nasce l'esigenza di raffreddarlo prima di poterlo reimmettere nel motore. Proprio per questo motivo ci si affida ad un radiatore.
§Il radiatore
Il radiatore è tecnicamente uno scambiatore di calore acqua-aria ed è costituito da un pacco lamellare metallico (rame o alluminio) saldobrasato o mandrinato, lambito dall'aria esterna.
Internamente è attraversato dal liquido di raffreddamento in uscita dal motore che cede il calore in eccesso all'aria, raffreddandosi per poi iniziare il suo nuovo giro all'interno del motore.
Il radiatore per poter funzionare deve essere necessariamente a contatto con l'aria esterna, motivo per cui è posizionato sempre dietro la calandra dell'auto. Il collegamento tra motore e radiatore è garantito mediante l'impiego di normalissimi manicotti, ossia dei tubi in gomma e/o metallo resistenti alle temperature del liquido che li attraversa.
La vaschette possono essere laterali (come mostrate in foto), oppure superiore e inferiori e possono essere realizzate in metallo (soluzione meno comune), oppure molto più frequentemente in plastica.
I manicotti possono essere fissati al radiatore mediante degli innesti rapidi, esattamente come mostrato in foto o delle semplici fascette stringitubo.
L'accumulo di particelle solide al suo interno, come calcare, smeriglio generato da parti in rotazione o ruggine, ostruiscono parzialmente la sezione di passaggio dei tubi e invalidandone l'efficacia, per cui potrai essere costretto a sostituirlo. Ma non solo.
Può capitare che il radiatore possa perdere del liquido a causa di un evento accidentale come un sassolino che vada ad urtarlo lesionandone la massa in un punto ben preciso, oppure che a causa della dilatazione termica trafili liquido in corrispondenza delle vaschette in plastica.
In entrambi i casi puoi provare a correre ai ripari impiegando un turafalle liquido (e non i vecchi in polvere che sporcavano tutto l'impianto) spendendo mediamente 10 euro.
Il mercato è invaso da questi prodotti, ma non tutti mantengono le promesse. Da venditore, mi sento di consigliarti il turafalle della Bardahl in quanto si tratta di un prodotto di alta qualità, veramente efficace e con un buon rapporto qualità prezzo.
Se questo tentativo non è sufficiente a fermare la perdita, allora sei costretto a sostituire il radiatore.
§Il gruppo ventola radiatore
Adesso che sai tutto quello che c'è da sapere sul funzionamento del radiatore, non avrai problemi a comprendere a cosa serve il gruppo ventola.
Il radiatore funziona a condizione che un flusso di aria lambisca la sua massa radiante, sottraendo calore al liquido che lo attraversa.
Con la vettura in movimento allora la velocità dell'aria che la investe, permette al radiatore di effettuare al meglio il suo lavoro senza alcun problema.
Se l'auto si muove a bassissime velocità (andamenti tipici dei percorsi urbani) o addirittura siamo fermi incolonnati nel traffico, allora l'aria non sarà più sufficiente per assolvere alla sua funzione.
Proprio per questo motivo si è pensato di generare un flusso di aria forzata e non più naturale mediante l'ausilio di una ventola da montare all'interno di un convogliatore ed in corrispondenza del radiatore.
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Il gruppo ventola può essere di tipo aspirante o premente a seconda della direzione della portata di aria generata rispetto al radiatore e può essere composto da una o due ventole di egual misura o di diametri differenti.
Le ventole sono in genere motorizzate e gestite elettricamente da una centralina dedicata che in base alla temperatura del liquido refrigerante decide quante e quale ventola azionare. A sua volta ogni ventola ha differenti velocità di rotazione.
Le ventole vengono accese e gestite soltanto quando la temperatura sale e la vettura non riesce pur aprendo il termostato a farla scendere.
Su strada e a velocità sostenute non girano perché come già detto in precedenza la portata di aria naturale è tale da sottrarre a sufficienza il calore necessario al liquido radiatore in uscita dal motore.
Ovviamente le stesse ventole vengono impiegate anche per togliere calore da altri radiatori montati insieme a quello del motore, come il condensatore del clima, radiatore olio cambio automatico, etc., ma il tutto è comunque gestito dalla centralina elettronica e quindi la relativa logica è da rimandare alle scelte del progettista.
Nei motori più semplici e datati, le ventole possono essere trascinate da una apposita cinghia oppure in alcuni fuoristrada (Freelander, Terrano II, etc.) o vecchi modelli Mercedes e BMW da un giunto viscoso, ossia un giunto contenente dell'olio.
Le ventole elettriche per quanto longeve, non sono eterne: il motorino elettrico può bruciarsi e non può essere riparato per cui deve essere sostituita l'intera ventola. Anche il giunto viscoso ha la sua vita e prima o poi dovrai fare i conti con la sua sostituzione.
§Manicotti
I manicotti purtroppo non sono eterni per cui prima o poi dovrai fare i conti con la loro sostituzione; il degradamento della gomma ad esempio o eventuali trafilamenti di olio/gasolio, alterano la resistenza meccanica della gomma, crepandosi. A tal punto sarai costretto a sostituirli.
Potresti provare a realizzare delle giunzioni per risolvere il problema, ma trattandosi di ricambi poco costi non ha molto senso perdere del tempo per provare a ripararli.
Sorte analoga ma per motivi differenti avviene per i tubi in metallo in quanto la presenza di acqua o di liquido non adatto, innesca dei fenomeni di corrosione perforante che finiscono per aggredire il manicotto fino a bucarlo, con inevitabile perdita di liquido.
Giusto per completezza devi sapere che i manicotti in gomma solitamente sono fissati mediante fascette stringitubo oppure con innesti rapidi in plastica.
I manicotti in metallo invece sono in genere flangiati oppure accoppiati al manicotto in gomma mediante fascetta stringitubo.
§Termostato
Il termostato rappresenta un altro componente di assoluta importanza per il regolare funzionamento dell'impianto di raffreddamento dell'auto in quanto ha il prezioso compito di "regolare" in funzione della temperatura del liquido, la portata dello stesso che deve raggiungere il radiatore per essere raffreddato e rientrare al motore. Ma andiamo con ordine.
Più tecnicamente si tratta di un bulbo in cera che a causa dell'innalzamento della temperatura si allunga, e per inverso a causa della diminuzione di temperatura si contrae.
Esso è montato nel suo relativo alloggio, e la guarnizione in gomma, adagiata sul bordo esterno, permette di fare tenuta sulle superfici su cui poggia. Il suo principio di funzionamento sfrutta proprio questa importante proprietà.
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A temperatura ambiente il termostato è chiuso, come mostrato nella figura di sinistra. P
oiché il motore è ancora freddo vi è la necessità di portarlo prima possibile alla sua temperatura di esercizio per cui l'acqua calda in uscita dal motore, continuerà il suo giro rientrando nel motore senza passare dal radiatore.
Man mano che la temperatura del motore aumenta, il bulbo in cera si allunga esercitando una forza che contrasta quella di chiusura della molla aprendosi e lasciando passare l'acqua al radiatore prima di rientrare al motore esattamente come mostrato dalla figura di destra.
Il termostato può dare problemi bloccandosi in posizione completamente aperta o chiusa indipendentemente dalla temperatura a cui si trova il liquido radiatore.
A quel punto sarai costretto a recarti in officina e sostituirlo perché non è possibile ripararlo. Ma non temere in quanto si tratta di un ricambio tutto sommato economico.
Anche in questo caso ti raccomando di scegliere solo prodotti di alta qualità scelti dalle case automobilistiche di primo equipaggiamento come Behr, Vernet o Gates.
§Sensore di temperatura
La centralina di gestione del motore ha bisogno di una preziosa informazione per svolgere tutti i suoi compiti, ossia la temperatura a cui si trova il liquido radiatore per regolare una serie di parametri tra cui l'iniezione del combustibile in camera.
Per questo motivo tutti i motori sono dotati di un apposito sensore di temperatura. Più tecnicamente si tratta di un NTC, ossia di un termistore la cui resistenza decresce all'aumentare della temperatura.
Tale valore in tensione viene comunicato alla centralina venendo così a conoscenza istante per istante di questa informazione.
Il sensore in genere è avvitato sul monoblocco, o meno frequentemente montato sul gruppo termostatico o sulla flangia porta termostato e il suo gambo è immerso costantemente nel liquido di modo da mantenersi alla stessa temperatura ed effettuare una lettura quando più fedele possibile.
Altrettanto comune è il caso del sensore (non filettato) calettato a pressione sulle flange in plastica porta-termostato (tipico di alcuni motori del gruppo VW).
I sensori non sono tutti uguali ed ogni singolo motore ha il suo. Non sono intercambiabili per quanto apparentemente simili, e purtroppo non sono eterni.
Trattandosi di un componente elettrico, col passar del tempo si stara, effettuando una lettura falsata, sia esso per eccesso che per difetto.
In entrambi i casi ti basterà chiedere una diagnosi al tuo elettrauto di fiducia per conferma per poi procedere con la sostituzione.
Non preoccuparti! Che tu decida di rivolgerti in concessionaria o alla rete aftermarket, si tratta comunque di un componente economico.
§Vaso di espansione
Il vaso di espansione rappresenta un altro componente presente a bordo vettura, facente parte dell'impianto di raffreddamento della tua auto.
Si tratta di una semplice vaschetta in plastica trasparente, di svariate forme e dimensioni, montata sempre nella parte più alta del circuito.
Il vaso ha una tripla funzione: dall'alto consente di riempire e rabboccare il circuito mediante l'apertura di un tappo.
Dal basso permette al fluido refrigerante di essere prelevato per alimentare l'impianto e dall'alto presenta un tubicino per il ritorno in vaschetta del liquido radiatore.
La vaschetta è in genere realizzata da una plastica bianca ma leggermente trasparente, di modo da vedere il livello di liquido al suo interno, senza aprirla.
E' pur vero che col passar del tempo tende ad ingiallire per cui effettuare la lettura senza aprirla risulta difficoltoso se non impossibile.
Essa riporta sempre due valori limite min e max, all'interno dei quali il liquido deve stare a motore freddo e con vettura in piano (se fai il controllo parcheggiando l'auto in salita o con una ruota su un marciapiede o fosso, la lettura è ovviamente falsata).
La vaschetta può essere dotata anche di un sensore di livello che in caso di basso livello del liquido fa accendere una spia rossa sul cruscotto che ti avviserà del problema.
Per quanto possa sembrarti assurdo, non troverai su tutte le auto la vaschetta di espansione per come mostrata in foto; ci sono alcuni modelli BMW Serie 3 E46 ad esempio in cui la vaschetta di espansione è già integrata nella vaschetta del radiatore.
A causa degli stress termici, delle vibrazioni che si propagano dal motore e dell'invecchiamento della plastica, la vaschetta non è eterna, per cui prima o poi arriverà il momento di sostituirla a causa di qualche crepa che lascerà trafilare del liquido.
Abbiamo provato a ripararla con resine o prodotti del genere ma con scarsi risultati. Ma non preoccuparti: il mondo dell'aftermarket offre soluzioni molto economiche proponendo comunque prodotti di alta qualità.
§Tappo del vaso di espansione
Il vaso di espansione è dotato di un particolare tappo avente una serie di funzioni. Come tutti i tappi ovviamente evita che il liquido radiatore possa uscire fuori dal vaso di espansione, ma non solo.
Ogni tappo riporta un valore di pressione che varia da motore a motore. In buona sostanza al suo interno è dotato di una valvola che contente all'impianto di raffreddamento di raggiungere una pressione più elevata al fine di innalzare la temperatura di ebollizione del liquido radiatore.
Superata la soglia di pressione indicata, la valvola si apre evitando danni all'impianto causati proprio dall'eccessiva pressione, per cui lavora come una valvola si sicurezza.
Nel momento in cui spegniamo il motore e il circuito si raffredda, il liquido contraendosi porterebbe in depressione l'impianto. La valvola alloggiata nel tappo si apre, permettendo il reintegro dell'aria dall'esterno in vaschetta ed equilibrando le pressioni in gioco.
Poiché a motore caldo il circuito è pressurizzato non aprire mai il tappo senza aver fatto raffreddare il circuito!
§Pompa dell'acqua
La pompa dell'acqua rappresenta indubbiamente un altro importante componente del circuito di raffreddamento a cui è affidato il compito di mettere in circolo il liquido.
Senza la pompa infatti, il liquido resterebbe in quiete nell'impianto e quindi il circuito sarebbe assolutamente inefficace con una immediata impennata della temperatura del motore.
Proprio per questo motivo la pompa dell'acqua, quando il motore è acceso, è sempre in funzione.
Se così non fosse, il liquido presente nel motore non potrebbe spostarsi verso il radiatore per raffreddarsi e la temperatura del motore inizierebbe a salire creando danni irreversibili e lasciandoti letteralmente a piedi.
La pompa rappresenta il cuore dell'impianto e, nella maggior parte dei casi, è messa in rotazione mediante la cinghia di distribuzione o degli organi ausiliari che la collega al motore (molto più raramente invece della cinghia vengono usati degli ingranaggi, come ad esempio nel Volkswagen Touareg).
Per le auto più recenti, le case automobilistiche hanno iniziato a impiegare pompe di raffreddamento elettriche, non collegate direttamente al motore, di modo da poterle gestite indipendentemente dalle condizioni ambientali o di uso del veicolo.
Questa scelta sicuramente aumenta l'efficienza del sistema, consente di portare prima in temperatura il motore e di mantenerla costante. Il difetto di questa soluzione è purtroppo la perdita di affidabilità.
I componenti elettrici/elettronici sono più delicati e si rompono più facilmente rispetto a quelli meccanici.
La pompa è un ricambio all'apparenza molto semplice e spesso poco considerato, ma ti assicuro che il suo malfunzionamento può creare moltissimi problemi al tuo motore.
§La temperatura del circuito di raffreddamento
Avrai sicuramente sentito dire al tuo meccanico che il motore funziona a 90 gradi (dato riferito alla temperatura del liquido). Di fatto è una espressione imprecisa in quanto ogni singolo motore ha una sua precisa temperatura di esercizio che comunque è sempre abbastanza vicina i 90 gradi.
§Ma come verificare la temperatura del motore?
Per verificare il corretto funzionamento dell'impianto di raffreddamento, hai probabilmente la soluzione a portata di cruscotto.
Tra le tante lancette e spie presenti a bordo della tua auto, in genere c'è quella che ti indica la temperatura del liquido del motore su una scala con dei numeri o con dei colori.
Se tutto procede per il verso giusto la lancetta dovrà stare esattamente a metà della scala di riferimento.
Qualora vi sia un problema, ti ritroverai in uno dei seguenti casi limite:
- Se dopo aver fatto scaldare il motore, la lancetta si posiziona comunque all'inizio della scala, allora c'è un problema anche se non è di grave entità (probabilmente il termostato è rimasto bloccato in posizione aperta o il sensore di temperatura è difettoso). Ma dovrai comunque recarti in officina.
- Se invece si posiziona a fondo scala, allora la temperatura sarà alle stelle (a meno che non si tratti di un falso causato dallo staramento del sensore di temperatura) e dovrai spegnere immediatamente il motore perché rischi danni irreversibili. Le cause in questo caso possono essere molteplici come ad esempio la mancanza di liquido nel circuito, la guarnizione della testa bruciata, ostruzione della massa del radiatore, perdita di liquido dal radiatore, scalettamento della girante o corrosione delle palette della pompa, logoramento del premistoppa della pompa, termostato bloccato in posizione di chiusura, valvola alloggiata nel tappo della vaschetta di espansione bloccato, manicotti crepati, o-ring/guarnizioni di tenuta che hanno perso la loro elasticità lasciando trafilare il liquido, motorino del gruppo ventola bruciato, scambiatore acqua/olio (qualora presente) bucato o semplicemente una fascetta allentata che comporta abbassamento di livello del liquido nel circuito.
In alcuni modelli di auto, moderne ma economiche, manca questa importante informazione. Troverai soltanto una spia rossa che si accenderà in caso di allarme causato dall'alta temperatura.
Personalmente sono contrario a tale scelta, motivata solo dalla smodata ricerca al risparmio. Impara a riconoscere la spia e in caso di accensione fai molta attenzione e fermati il più presto possibile.
§Conclusioni
In questo breve articolo abbiamo analizzato il funzionamento dell'impianto di raffreddamento auto descrivendo i componenti principali da cui è costituito, di modo che tu possa comprenderne eventuali complessità e tenerlo sempre efficiente, allungando la vita del tuo motore e risparmiando un inutile spreco di tempo e denaro.
Se hai problemi al tuo impianto di raffreddamento auto ed è arrivato il momento di sostituire qualcuno dei suoi componenti, ti consiglio di approfondire leggendo i seguenti articoli:
- pompa dell'acqua
- radiatore
- liquido refrigerante
Se hai trovato questo articolo di tuo gradimento, e pensi che possa essere in qualche modo utile, ti chiederei gentilmente di condividerlo.
Se sei in cerca di un ricambio per la tua auto e non sai qual è la marca che al meglio soddisfa le tue esigenze o quale venditore ti offre il prezzo più basso, lasciaci di seguito un commento.
