Perché il raffreddamento ad aria è stato sconfitto da quello ad acqua

[Semiramide]

Il raffreddamento ad aria rappresenta la soluzione tecnica più radicata nella storia motociclistica. Nonostante sia ancora presente su diversi modelli , le tradizionali alette di raffreddamento sono destinate a lasciare il posto al raffreddamento a liquido

Come funziona il raffreddamento ad aria


Il raffreddamento ad aria è un sistema semplice e diretto che sfrutta il flusso d'aria per dissipare il calore prodotto dal motore. Le alette di raffreddamento, realizzate in metallo con un'ampia superficie, sono progettate per massimizzare lo scambio termico. Quando la motocicletta è in movimento, l'aria investe le alette, sottraendo calore dai cilindri e dalla testata. L'efficacia di questo sistema dipende strettamente dalla velocità del veicolo e dalla temperatura ambientale: maggiore è la velocità, maggiore è il flusso d'aria e quindi la capacità di raffreddamento. Viceversa, a basse velocità o in condizioni di traffico intenso, l'aria che investe il motore è minore e meno efficace nel sottrarre calore, con il rischio di surriscaldamento. La progettazione delle alette, la loro dimensione, forma e disposizione, gioca un ruolo cruciale nell'ottimizzare lo scambio termico.

Le criticità del raffreddamento ad aria sui motori moderni


Nonostante la sua semplicità e il fascino che evocano le bellissime alette, il raffreddamento ad aria presenta diverse limitazioni significative per i motori moderni, caratterizzati da potenze specifiche sempre più elevate e normative ambientali e acustiche sempre più stringenti.

• Una delle principali criticità riguarda la dissipazione del calore non uniforme. Le zone più interne della testata, specialmente l'area tra le valvole e la candela, sono difficilmente raggiungibili dal flusso d'aria, creando punti di surriscaldamento che possono compromettere l'affidabilità e la durata del motore. Questo problema si acuisce con l'aumentare delle potenze in gioco, poiché maggiori combustioni generano più calore. Alcuni tentativi di salvare "capra e cavoli" sono stati fatti da BMW che per i suoi boxer ha relaizzato un raffreddamento misto aria/olio, co nquest'ultimo deputato a raffrescare le zone più difficili da raggiungere con il normale flusso d0aria.
• Un altro aspetto critico è legato alle tolleranze meccaniche. I motori raffreddati ad aria sono soggetti a maggiori variazioni di temperatura rispetto a quelli raffreddati a liquido. Queste escursioni termiche portano a dilatazioni e contrazioni più accentuate dei componenti interni, richiedendo giochi di funzionamento (tolleranze) maggiori tra pistoni e cilindri, cuscinetti e altri elementi. Tolleranze più ampie si traducono in una maggiore usura meccanica, un aumento del trafilamento di gas combusti oltre i pistoni, un maggiore consumo di olio e una minore precisione meccanica complessiva.
• Infine, per quanto minimi, il raffreddamento ad aria presenta svantaggi in termini di rumorosità. La maggiore superficie delle alette di raffreddamento irradia più rumore meccanico rispetto a un blocco motore liscio circondato da un circuito di raffreddamento a liquido. Inoltre, le maggiori tolleranze interne contribuiscono a incrementare la rumorosità meccanica complessiva del motore, rendendo più difficile il rispetto delle normative acustiche sempre più severe.

I vantaggi del raffreddamento a liquido


Il raffreddamento a liquido supera le limitazioni del raffreddamento ad aria grazie a un sistema più complesso ma decisamente più efficiente. Un liquido refrigerante, con una capacità termica superiore all'aria, circola attraverso condotti interni al motore, assorbendo il calore in modo uniforme da tutte le aree, comprese quelle più critiche della testata. Il liquido caldo viene poi convogliato a un radiatore, dove il calore viene ceduto all'aria grazie a una maggiore superficie di scambio e spesso all'ausilio di una ventola.

• Il principale vantaggio del raffreddamento a liquido è la gestione termica uniforme e più efficace. La temperatura del motore viene mantenuta in un intervallo più ristretto e omogeneo, riducendo i punti di surriscaldamento e consentendo l'utilizzo di tolleranze meccaniche più strette.
• C'è anche un'altro vantaggio meno evidente, i motori raffreddati ad aria, dovendo gestire sbalzi di temperature elevati devono essere realizzati con materiali metallici di altissima qualità, per garantire tenuta ed affidabilità. Il raffreddamento a liquido che consente di mantenere le temperature di esercizio entro un range limitato permette di realizzare propulsori con materiali relativamente più economici, con conseguenti economie di scala.

notizia da: insella.it

[omarMT01]

Credo che il vero problema sia l'ecologia, le combustione più "magre" producono maggior calore ed al tempo stesso più potenza.

Per ridurre i consumo si punta a cilindrate inferiori più performanti e tutto ciò crea calore.

Possedevo un bicilindrico 1.670cc da 90cv completamente raffreddato ad aria...mai un problema neanche a luglio in riviera a 40°, consumo medio intorno ai 18km/l

Un raffreddato a liquido fornirebbe la stessa potenza con metà cilindrata e probabilmente farebbe i 22km/l

[roccia]

Credo che il vero problema sia l'ecologia, le combustione più "magre" producono maggior calore ed al tempo stesso più potenza.

Per ridurre i consumo si punta a cilindrate inferiori più performanti e tutto ciò crea calore.

Possedevo un bicilindrico 1.670cc da 90cv completamente raffreddato ad aria...mai un problema neanche a luglio in riviera a 40°, consumo medio intorno ai 18km/l

Un raffreddato a liquido fornirebbe la stessa potenza con metà cilindrata e probabilmente farebbe i 22km/l

Il raffreddametno a liquido è meglio per tutti i motivi che hanno gia scritto, piu preciso, piu costante, piu sicuro, permette di far lavorare il motore in un regime di temperatura che è consono alle prestazioni, ne troppo freddo, ne troppo caldo. è un buon modo per tenere sotto controllo le termiche e gli sbalzi termici/dilatazioni sulla testa etc etc..

Per quanto riguarda la combustione, una combustione magra, cioè in eccesso d'aria in teoria è pure piu fredda, entro certi rapporti stechiometrici, diciamo che nei motori a causa della struttura interna si creano dei punti caldi nel cilindro se usi miscele magre, il tempo di fiamma si allunga e rovini alla lunga le valvole perche non raffreddano piu, troppo esposte al calore.

se vuoi ridurre il consumo, devi migliorare il rendimento termico della macchina.
agiscono sempre e solo sul rendimento volumetrico -> montano un turbo.

poi hanno scoperto che per far lavorare un motore vicino al punto di massimo rendimento, è meglio usare delle cilindrate piccole ma tirate, che soffrono il carico, così ti ritrovi su un punto virtuale del grafico coppia/giri consumi ideale.

è per questo che vogliono eliminare i Diesel, perche nel ciclo totale della loro vita, consumano e inquinano di piu perche lavorano fuori portata del massimo rendimento/efficienza combustione, anche se tecnicamente rispetto ai benzina hanno anche dei rendimenti termici migliori, guardano il lungo periodo

i motori piccoli hanno meno attriti, meno robbe "inerziali" che rompono le balle. Di contro, la loro durata è pressoche ridicola, li c'è poco da fare, o cambi materiale oppure se usi lo stesso con cui progetti un motore che è piu grosso è inevitabile che crolli l'affidabilità, vale sempre il discorso che piu qualcosa è grosso e piu resiste ( a parità di materiale ).

E infatti negli ultimi anni, se ne sono visti di motori di macchine rifatti manco a 140 mila km. Anche qua un controsenso, sviluppano motori piccoli sovralimentati per raggiungere potenze non possibili dalla loro natura per ridurre globalmente i consumi, però non arrivano neanche a 200 mila km, quindi ne producono molti di piu come ricambi, quando invece un motore degli anni 90 che in teoria inquina come il peggior nemico del pianeta, ancora sta li con i sui 1 milione e passa di km.


I motori hanno subito dagli anni 80 in poi una sorta di persecuzione, hanno tolto la benzina rossa, sostituita con quella senza piombo, poi hanno introdotto il catalizzatore a diversi livelli per bloccare CO HC e NoX ( ossidi d'azoto, cancerogeni ), gli HC sono quelli che puzzano di benzina, quindi se leva il cat sembra di tornare negli anni 90 con le fiat uno.

Tuttavia non riescono a contenere i livelli di co2, per questo che fanno? Non riuscendo a fare un filtro per questo gas serra ( innocuo ) puntano sui motori a combustione magra, che generando meno potenza, ma i livelli di co2 calano drasticamente.
Cosi facendo sono convinti di aver sistemato per bene tutte le conseguenze della combustione, il problema è che una miscela magra sviluppa un maggior quantitativo di NoX , ma loro dormono sonni tranquilli perche sanno che il catalizzatore li puo adsorbire, ed è vero, peccato che questo andrebbe sostituito periodicamente e non lo fa nessuno.. anzi..
Poi con il FAP bloccano le particelle pm10 fino a 2.5.. cosi dicono, ma anche li andrebbe sempre sostituito.

Insomma tanta carne sul fuoco, sulla carta funziona... ma poi il tumore te lo prendi tu.