Radiatore auto: com’è fatto, come funziona e cosa succede se si guasta

Inoltre, il radiatore auto - scambiatore vitale - è impiegato nell’impianto di climatizzazione per scaldare l’abitacolo: massimizza la cessione di calore dal fluido caldo (che circola al suo interno) e l’aria più fredda (che lo attraversa).

Sommario

• Radiatore auto: com’è fatto
• Il radiatore opera in tre fasi
• Quattro tipi di radiatore
• Manutenzione del radiatore
• I possibili problemi del radiatore
• Cos’è l’intercooler

Radiatore auto: com’è fatto

È costituito da una massa radiante formata da molti tubi affiancati e disposti su varie file: sono contornati da alette che aumentano lo scambio termico. La massa radiante è chiusa alle estremità da due vaschette cui si collegano i manicotti di mandata e di ritorno del fluido. Le prestazioni del radiatore dipendono dalle dimensioni: maggiore la superficie della massa radiante, più alta è la capacità di scambio termico. Il rendimento della seconda fila di tubi è inferiore: l’aria che la raggiunge si è già riscaldata.

I componenti del radiatore in dettaglio

1. Nucleo: tubi e alette che massimizzano la superficie di scambio termico. I nuclei possono essere di tipo a flusso incrociato (il liquido scorre orizzontalmente e l’aria verticalmente) o di tipo a flusso verticale.

2. Tubi: sottili condotti che trasportano il liquido di raffreddamento attraverso il nucleo. Ieri in rame, oggi specie in alluminio per la sua leggerezza e buona conduttività termica.

3. Alette: lamelle metalliche in alluminio, saldate o fissate ai tubi. Aumentano la superficie di contatto con l’aria, migliorando l’efficienza del raffreddamento.

4. Serbatoi: in plastica rinforzata, sono alle estremità del nucleo. Raccolgono e distribuiscono il liquido di raffreddamento in entrata nel nucleo e in uscita dallo stesso.

5. Manicotti: tubi in gomma rinforzata che collegano il radiatore al motore e al vaso di espansione. Ultra resistenti alle alte temperature e alla pressione del sistema di raffreddamento.

6. Tappo del radiatore: sigilla il sistema di raffreddamento e mantiene la pressione corretta. Incorpora una valvola di sfiato per rilasciare la pressione eccessiva e una di depressione per far rientrare il liquido. Una sorta di equilibratore.

7. Ventola: azionata da un motore elettrico controllato termostaticamente, forza il passaggio dell’aria attraverso il nucleo del radiatore quando il flusso d’aria naturale (dovuto al movimento dell’auto) è insufficiente. Il caso classico è l’incolonnamento in autostrada d’estate con temperature estreme.

8. Vaso di espansione: è un serbatoio collegato al radiatore tramite un tubicino. Accoglie il liquido di raffreddamento in eccesso che si espande (di qui il nome) per il calore e lo restituisce al radiatore.

Il radiatore opera in tre fasi

1. Il liquido di raffreddamento (una miscela di acqua demineralizzata con antigelo/anticorrosivo) circola nei condotti del motore, assorbendo il calore generato dalla combustione e dall’attrito delle parti meccaniche in movimento.

2. La pompa dell’acqua spinge il liquido di raffreddamento caldo verso il radiatore attraverso un manicotto superiore. Il liquido caldo entra nel radiatore e fluisce attraverso una serie di tubi, in alluminio o rame, circondati da alette metalliche. L’aria, forzata attraverso le alette dal movimento del veicolo e dalla ventola, assorbe il calore dal liquido di raffreddamento attraverso la superficie di contatto delle alette e dei tubi.

3. Mentre scorre attraverso i tubi e cede calore all’aria, scende la temperatura del liquido di raffreddamento. Che esce dal radiatore attraverso un manicotto inferiore e ritorna al motore: qui, ricomincia il ciclo di assorbimento del calore.

Quattro tipi di radiatore

1. A flusso incrociato, con buona efficienza di raffreddamento.

2. Compatti, con tubi e alette più fitti per massimizzare la superficie di scambio termico.

3. Modulari, composti da più nuclei di raffreddamento separati per diverse funzioni.

4. Sistemi di raffreddamento attivi per auto ad alte prestazioni o ibride, con pompe dell’acqua a portata variabile e alette del radiatore attive.

I materiali

1. Ieri, rame e ottone. Eccellente la loro conduttività termica e resistenza alla corrosione, ma più pesanti e costosi. Presenti specie su auto usate di qualche anno.

2. Oggi, alluminio. Il materiale predominante oggi per tubi e alette, con un buon compromesso tra conduttività termica, leggerezza e costo. Il passaggio dal rame e ottone all’alluminio è dettato da considerazioni di costo, e dalla necessità di ridurre il peso complessivo dell’auto, contribuendo a una maggiore economia di carburante con minori emissioni.

3. Plastica rinforzata per i serbatoi del radiatore, così da ridurre il peso e i costi di produzione. Deve essere resistente alle alte temperature, alla pressione e agli agenti chimici.

Manutenzione del radiatore

1. Controllare il livello del liquido di raffreddamento: dev’essere tra i segni “MIN” e “MAX”sul vaso di espansione. Un livello basso indica una possibile perdita nel sistema.

2. Verificare la qualità del liquido di raffreddamento: dev’essere pulito e della giusta concentrazione di antigelo/anticorrosivo. Se no, causa corrosione e ostruzioni.

3. Sostituire il liquido di raffreddamento: in condizioni di sicurezza, con motore non caldo.

4. Controllare visivamente radiatore e manicotti: verificare che non ci siano perdite, rigonfiamenti o screpolature.

5. Pulire le alette del radiatore: specie dopo lunghi viaggi, rimuovere insetti, foglie e altri detriti che ostruiscono il flusso d’aria riducendo l’efficienza del sistema.

6. Verificare il funzionamento della ventola.

7. Controllare il tappo del radiatore e che le valvole di pressione e depressione funzionino correttamente.

Ogni quanto? Dipende dall’utilizzo della vettura, dal tipo di percorsi, dalla lunghezza degli spostamenti, dallo stile di guida. Per chi è poco pratico, suggeribile rivolgersi a un meccanico.

I possibili problemi del radiatore

1. Perdite a causa di corrosione, danni meccanici dopo un incident) o guasti alle guarnizioni dei serbatoi o dei manicotti. Il che si traduce in un abbassamento del livello del liquido di raffreddamento, col motore a rischio surriscaldamento: “ebollizione” in vista.

2. Accumuli di ruggine, calcare o detriti possono bloccare i tubi del radiatore.

3. Corrosione interna del radiatore.

4. Guasto della ventola.

5. Tappo del radiatore difettoso.

Questione di fisica

Il funzionamento del radiatore si basa sui princìpi della termodinamica. Anzitutto la conduzione: il calore generato dal motore viene trasferito al liquido di raffreddamento attraverso le pareti dei condotti interni. Questo calore si propaga poi attraverso il materiale dei tubi del radiatore e delle alette. Poi la convezione: l’aria che fluisce attraverso le alette del radiatore entra in contatto con le superfici calde, e assorbire il calore. Quindi l’irraggiamento: contribuisce alla dissipazione del calore dal radiatore verso l'ambiente circostante.

C’è il radiatore sull’auto ibrida?

Sì, dal momento che un’ibrida ha un motore termico più un elettrico. Il primo è raffreddato anche dal radiatore. E comunque, c’è un sistema per raffreddare il pacco batteria, i motori elettrici, gli inverter e l’abitacolo (indirettamente).

Cos’è l’intercooler

Se ci sono circuiti di sovralimentazione dei motori, lo scambiatore che raffredda l’aria aspirata (aumentando il rendimento) è l’intercooler. Un radiatore ultra moderno che richiede pochissima manutenzione. Se si macinano parecchi chilometri, utile un lavaggio delle alette mediante acqua in pressione per rimuovere i depositi (insetti, polvere accumulata) che riducono l’efficacia dello scambio termico. Questo si traduce in una combustione più efficiente e in un aumento della potenza e della coppia del motore.