In passato, il sistema di raffreddamento veniva generalmente controllato subito prima dell’inverno, per assicurarsi che fosse riempito con la giusta quantità di soluzione antigelo opportunamente identificata in base al colore: in questo modo l’acqua presente nel motore non si sarebbe congelata né espansa e non avrebbe quindi danneggiato i componenti del motore. Oggi la situazione è più complessa. Innanzitutto, sostituire il refrigerante semplicemente in base al colore non è più considerata una buona pratica. Di seguito illustreremo tutto quel che riguarda le tecnologie refrigeranti e la manutenzione del sistema di raffreddamento. Utilizzare un refrigerante errato o contaminato rischia di provocare l’erosione interna del motore e del sistema di raffreddamento o altri tipi di danni.
Tecnologie refrigeranti moderne
Qual è la funzione del refrigerante per motore?
Nell’industria automobilistica, il refrigerante ha tre funzioni principali. In primo luogo, evita che i fluidi presenti nel motore e nel sistema di raffreddamento congelino. In secondo luogo, protegge dalla corrosione i motori a combustione interna e i componenti del loro sistema di raffreddamento. Infine, assicura il mantenimento delle specifiche di lubrificazione dell’olio e limita l’espansione del motore causata dal calore. Dopotutto, i motori a combustione interna bruciano combustibili fossili per generare energia o potenza, ma soltanto circa un terzo di questa energia viene effettivamente utilizzato per spostare il veicolo. I restanti due terzi si convertono in calore in eccesso. Il 50% di tale calore fuoriesce attraverso l’impianto di scarico e finisce nell’atmosfera, mentre il restante 50% scalda i componenti del motore. È quindi necessario un fluido termovettore per assorbire questo calore in eccesso trattenuto nel motore. Questo fluido viene messo in circolo nel sistema di raffreddamento, dove trasferisce il calore al radiatore, che poi lo dissipa nell’atmosfera attraverso delle alette di raffreddamento.
Trasferimento del calore
Che cosa contiene il refrigerante per motore?
Il refrigerante o antigelo viene generalmente prodotto utilizzando: acqua (50%), fluido di base (45%) e additivi (5%).
1. Acqua
L’acqua è un fluido molto efficace per il trasferimento del calore, ha però dei potenziali problemi: il punto di congelamento è di 0 °C e il punto di ebollizione di 100 °C, manca di proprietà lubrificanti e non protegge dalla corrosione.
Non utilizzare mai acqua dura nel sistema di raffreddamento. La maggior parte delle acque del rubinetto contiene cloruro corrosivo, oltre a calcio e magnesio, che possono depositarsi provocando blocchi nei radiatori del sistema di raffreddamento e nei tubi del radiatore per riscaldamento: questo potrebbe causare guasti alla pompa dell’acqua. Si raccomanda pertanto di utilizzare solo acqua distillata, demineralizzata o deionizzata nel sistema di raffreddamento del veicolo.
2. Fluido di base
Normalmente, il fluido di base è composto da etilenglicole o propilenglicole. Il glicole ha buone proprietà lubrificanti e giova particolarmente alla tenuta meccanica della pompa dell’acqua e alla valvola del termostato. Il glicole concentrato ha un punto di congelamento di circa -12 °C e un punto di ebollizione di 196 °C. Una miscela 50/50 di acqua e glicole abbassa il punto di congelamento a circa -37 °C, mentre il punto di ebollizione della miscela, a circa +129 °C, è notevolmente maggiore rispetto a quello dell’acqua. A seconda del clima, possono essere usati anche rapporti di miscelazione diversi, come 40/60, 30/70 e 35/65. Si devono sempre rispettare i rapporti di miscelazione raccomandati dal produttore del refrigerante e stampati sulla confezione.
3. Additivi o inibitori
Esistono molti complessi di additivi e inibitori intesi a proteggere il motore e il sistema di raffreddamento da corrosione, erosione, cavitazione e incrostazioni. Gli additivi contribuiscono a stabilizzare il pH della soluzione refrigerante, da acido ad alcalino.
Gli inibitori del refrigerante proteggono i componenti
Esistono tre principali classi di tecnologia refrigerante: tecnologia a base di additivi (acidi) inorganici (I.A.T.), tecnologia a base di additivi (acidi) organici (O.A.T.) e tecnologia a base di additivi (acidi) organici ibridi (H.O.A.T.).
Tre principali classi di tecnologia refrigerante
- I.A.T. Tecnologia a base di additivi (acidi) inorganici
- Vita utile suggerita: due anni o tra 30.000 e 40.000 miglia (tra 48.280 e 64.373 km).
- Questi non sono acidi, ma sali di acidi inorganici, tra cui silicati, fosfati, ammine e nitriti.
- Si tratta dei tradizionali inibitori della corrosione, che offrono una protezione efficace per tutti i metalli e sono in grado di stendere una pellicola protettiva sui componenti del sistema di raffreddamento.
- O.A.T. Tecnologia a base di additivi (acidi) organici:
- Vita utile suggerita: cinque anni o 100.000 miglia (160.934 km).
- Anche questi non sono acidi, ma sali di acidi organici, tra cui carbossilati, sebacati e 2-EHA (acido 2-etilesanoico).
- Questi inibitori della corrosione forniscono una protezione specifica per metalli ferrosi e leghe di alluminio. Non proteggono i metalli gialli come l'ottone che ha giunti saldati. Pertanto l’utilizzo della tecnologia O.A.T. non è sicuro nei vecchi sistemi contenenti ottone.
- H.O.A.T. Tecnologia a base di additivi (acidi) organici ibridi:
- Vita utile suggerita: da cinque a dieci anni o 150.000 miglia (241.401 km).
- Questo approccio prevede una combinazione di IAT e OAT.
Gli additivi inorganici vengono utilizzati per placcare le superfici del sistema di raffreddamento: formano uno spesso strato protettivo, ma si esauriscono con il tempo. Non sono molto selettivi, ossia ricoprono tutte le superfici indipendentemente dal materiale di cui sono composte. Gli additivi organici creano legami chimici con le superfici vulnerabili, creando uno strato sottile ma molto stabile sulle aree da proteggere.
Migliori pratiche per la manutenzione: a cosa fare attenzione
1. Non mischiare diverse tecnologie refrigeranti
Niente più sostituzioni in base al colore
Gli antigelo verdi e quelli blu erano prevalenti e la regola generale era sostituire l’antigelo verde con nuovo antigelo verde e quello blu con nuovo antigelo blu. Tuttavia, sostituire il refrigerante semplicemente in base al colore non è più considerata una buona pratica. Oggi i produttori di refrigerante utilizzano diversi colori, che non indicano però il tipo di tecnologia refrigerante usato nel sistema di raffreddamento del veicolo.
Non esiste un sistema universale di colorazione del refrigerante
Le conseguenze della mescolanza di refrigeranti
La mescolanza di diverse tecnologie refrigeranti con diversi complessi di additivi può essere pericolosa. Si considerino ad esempio gli effetti contrastanti di silicato e borato sull’alluminio:
Il pericolo della mescolanza di tecnologie refrigeranti
Un’errata mescolanza dei refrigeranti può provocare il consumo degli inibitori, la perdita di silicato, la contaminazione del metallo o la comparsa di ruggine e corrosione nel sistema: tutto questo può causare guasti ai componenti. Le forme più comuni di corrosione dell’alluminio sono rappresentate dalla vaiolatura e dall’ossidazione, mentre per il ferro e l'acciaio si tratta della ruggine.
Corrosione dell’alluminio (a sinistra) e del ferro (a destra)
Infine, una mescolanza di questo tipo può causare reazioni chimiche. I silicati o i fosfati si separano o “precipitano” dalla soluzione refrigerante, depositando una sostanza gelatinosa nel sistema di raffreddamento (come illustrato in basso). Questa sostanza può danneggiare e bloccare i radiatori, gli elementi riscaldanti, le pompe dell’acqua, le camicie di raffreddamento del motore e i tubi del sistema di raffreddamento. Una costrizione di appena 2 mm nelle parti più strette del sistema di raffreddamento riduce la circolazione e può quindi ridurre l’efficienza del sistema fino al 40%. Infine, un’altra reazione chimica che potrebbe verificarsi è la degradazione del glicole, che può provocare la perdita di protezione dalla corrosione.
Sostanza gelatinosa causata dalla mescolanza di refrigeranti
2. Controllare che il refrigerante non sia diventato acido/alcalino
Vita utile del refrigerante
I moderni produttori di veicoli hanno iniziato a utilizzare diversi tipi di metalli per produrre i componenti del motore e del sistema di raffreddamento, pertanto la tecnologia refrigerante si è dovuta evolvere per includere un’adeguata protezione del sistema. Man mano che il refrigerante invecchia, gli inibitori protettivi si esauriscono o “precipitano” dalla soluzione. Pertanto, le possibilità che il refrigerante diventi acido sono più elevate quanto più a lungo esso rimane nel sistema di raffreddamento senza essere controllato. Ovviamente, una soluzione acida provocherà l’erosione interna del motore (e dei suoi componenti metallici) e del sistema di raffreddamento. L'acido reagisce con le superfici metalliche provocando la formazione di sedimenti all'interno del sistema di raffreddamento. Questi sedimenti possono anche essere trasportati e depositati lungo tutto il sistema di raffreddamento, limitando il flusso e causando surriscaldamenti.
Perdite dalla guarnizione della testata non rilevate
Inoltre, non è sufficiente fare attenzione alla vita utile indicata sulla confezione del refrigerante, poiché questa può ridursi a causa di diversi fattori, come ad esempio una perdita non rilevata dalla guarnizione della testata. Fuoriuscendo dalla camera di combustione e penetrando nei canali dell’acqua del motore, i gas di combustione si mischiano con il refrigerante e lo rendono acido. Pertanto, si raccomanda di effettuare controlli regolari della pressione nel sistema di raffreddamento durante la manutenzione programmata, ad esempio utilizzando il tester di pressione del sistema di raffreddamento 31367 di Gates.
Tester di pressione del sistema di raffreddamento 31367 di Gates
Punto di messa a terra errato tra motore e telaio
Un’altra causa frequente dei guasti prematuri o della perdita degli inibitori del sistema di raffreddamento è un punto di messa a terra errato tra il motore e il telaio del veicolo. I punti di messa a terra errati nel veicolo possono far sì che la corrente elettrica prenda un percorso alternativo per tornare alla batteria, ad esempio tramite il refrigerante presente nel sistema (che diventa così un elettrolita conduttivo). Nel caso di una simile reazione galvanica, gli inibitori della soluzione refrigerante si consumano rapidamente e rendono acido il fluido.
I segni visibili di una reazione galvanica in un sistema di raffreddamento includono uno scolorimento scuro non uniforme delle superfici metalliche interne della pompa dell’acqua. Tali superfici scolorite si presentano leggermente granulose al tatto.
Scolorimento della pompa dell’acqua dovuto a una reazione galvanica
Tuttavia, il danno non è sempre immediatamente visibile, pertanto è necessario utilizzare un multimetro per verificare la presenza di tensione nel refrigerante.
- Quando il motore si trova a una temperatura d’esercizio normale, posizionare la sonda negativa (-) su un punto di messa a terra corretto e la sonda positiva (+) direttamente nel refrigerante nella parte superiore del radiatore o della bottiglia di espansione. Fare attenzione: alla temperatura d’esercizio il sistema è in pressione.
- Fare in modo che la sonda positiva non tocchi le parti metalliche (se presenti).
- Aumentare la velocità del motore a circa 2.000 giri/min.
- Se il multimetro rileva un valore inferiore a 0,3 volt, il refrigerante è in buone condizioni.
- Valori pari o superiori a 0,3 volt indicano che gli inibitori/additivi sono esauriti e non forniscono più protezione al sistema di raffreddamento.
- Scoprire la causa del flusso di corrente.
- Controllare e sostituire eventuali cinturini di massa o cavi difettosi o danneggiati.
- Assicurarsi che i punti di messa a terra siano puliti e protetti dagli elementi.
- Lavare il sistema di raffreddamento utilizzando lo strumento di lavaggio interno Power Clean 91002 di Gates.
- Sostituire immediatamente il refrigerante con altro refrigerante del tipo raccomandato dal produttore dell’auto.
Controllare con un multimetro la presenza di tensione nel refrigerante
Misurare il livello di pH per verificare l’acidità o alcalinità del refrigerante
È necessario utilizzare anche un misuratore di pH o cartine di tornasole per verificare il pH del refrigerante e monitorare le condizioni del complesso di additivi.
Misuratore di pH e cartine di tornasole
Il pH indica l'acidità o l'alcalinità di un fluido. Il refrigerante generalmente ha un intervallo di pH compreso tra 8,5 e 10,5. Se il pH è troppo basso, il refrigerante è diventato acido e inizia ad aggredire sia l’alluminio che i materiali ferrosi come il ferro e l’acciaio. Se il pH è troppo elevato, il refrigerante è eccessivamente alcalino e aggredisce i materiali non ferrosi come il rame e l’alluminio.
Il grafico del pH mostra i gradi di acidità e alcalinità
3. Verificare il punto di congelamento
Occorre verificare regolarmente anche il punto di congelamento del refrigerante, in particolare durante gli intervalli di manutenzione. I densimetri non sono più l’apparecchiatura approvata per la verifica del refrigerante. Ora si utilizza un rifrattometro: il rifrattometro di Gates (codice articolo 91001) può essere utilizzato sia per verificare la concentrazione di glicole nei sistemi di raffreddamento che per misurare lo stato di carica e la gravità specifica degli elettroliti nelle batterie al piombo-acido.
Strumento adeguato per la verifica del punto di congelamento
4. Effettuare un lavaggio completo e rabboccare
Quando si eseguono riparazioni al sistema di raffreddamento è necessario:
Lavare completamente il sistema all'interno utilizzando lo strumento di lavaggio interno Gates Power Clean (codice articolo 91002).
Riempire il sistema con il refrigerante o antigelo corretto. Diluire con acqua il refrigerante del tipo corretto fino a ottenere una miscela 50/50 o utilizzare una miscela prediluita del refrigerante corretto.
Spurgare il sistema per assicurarsi che sia completamente privo di aria all’interno. (I sistemi moderni possono richiedere l'impiego di strumenti di diagnostica per un corretto spurgo.)
Procedura: migliori pratiche
Questo è fondamentale per evitare la contaminazione e i problemi discussi in precedenza. Tenere presente che la sostituzione del refrigerante è meno costosa della sostituzione di componenti del sistema di raffreddamento come radiatore o elementi riscaldanti. Inoltre, la maggior parte delle etichette presenti sulla confezione del refrigerante dichiarano che la protezione garantita per 5 o 10 anni è valida solo se viene eseguito il lavaggio completo e il riempimento del sistema.
L’importanza di un sistema di raffreddamento pulito
Gates non è un produttore di refrigerante, tuttavia produciamo e forniamo componenti per sistemi di raffreddamento che rischiano di danneggiarsi se si utilizza un refrigerante errato o contaminato. Vogliamo pertanto concludere elencando i vantaggi di un sistema di raffreddamento pulito, che consente:
- un raffreddamento del motore più efficiente
- un riscaldamento del motore più veloce
- un miglior consumo di carburante
- componenti più duraturi
- una riduzione dei nuovi interventi in officina
- maggiore fiducia dei clienti