Calore e temperatura: come agiscono sul motore | Officina

Calore, temperatura, caratteristiche termiche

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Nel motore è ben difficile che essi possano subire proprio un eguale riscaldamento. In vari casi comunque loro temperatura può essere abbastanza simile. In altri invece si possono avere differenze significative. Tali situazioni sono tipiche di alcuni accoppiamenti tra componenti diversi. In quelli con gioco, in genere, questo tende ad aumentare a caldo mentre in quelli con interferenza tende generalmente a diminuire. È interessante il caso delle bronzine di banco, il cui gioco tende ad aumentare sensibilmente a caldo, anche se la temperatura raggiunta dai perni dell’albero e dalle bronzine è simile. Infatti il basamento è in lega di alluminio, materiale con coefficiente di dilatazione doppio rispetto all’acciaio dell’albero. In certi organi, come teste e pistoni, la temperatura non è uniforme ma può variare notevolmente nei vari punti, spesso assai vicini tra loro. Se un componente non è libero nelle sue dilatazioni si creano tensioni che possono originare crepe o rotture. È per evitare inconvenienti di questo genere che sono stati sviluppati i freni a disco flottanti, nei quali la fascia frenante è perfettamente libera nelle sue dilatazioni.  

La dilatazione termica può essere sfruttata per installare alcuni componenti, come le sedi delle valvole, all’interno di altri. La conduttività (o conducibilità) termica è l’attitudine di un materiale a lasciar passare il calore. Ovvero, la sua capacità di farsi attraversare dal flusso termico. Tale attitudine è misurata dalla quantità di calore che nell’unità di tempo attraversa un pannello di superficie e di spessore unitari (rispettivamente 1 m2 e 1 m) tra le cui facce vi è una differenza di temperatura di un grado. Si indica in W/(m K) ed è una caratteristica fondamentale dei materiali. La scelta delle leghe di alluminio al posto della più economica ghisa per realizzare parti come testa e cilindro si spiega non soltanto con la densità molto inferiore di tali materiali (che consente di ottenere componenti nettamente più leggeri) ma anche con la loro conduttività termica di gran lunga superiore (è più o meno tripla). Grazie a quest’ultima, due organi di eguali disegno e dimensioni, in condizioni di funzionamento analoghe, possono avere temperature notevolmente diverse.

Passando dalla ghisa all’alluminio le pareti delle camere di combustione possono raggiungere temperature di una trentina di gradi più basse, cosa che tra l’altro consente di adottare un rapporto di compressione più elevato. Un’elevata conduttività termica consente anche di ottenere una migliore uniformità nella distribuzione delle temperature, cosa importante nei componenti di geometria complessa e/o di notevoli dimensioni.

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