idraulica
astrofisica
sito itn
errori
casa
giovanni38@tiscali.it
radiazione solare
meccanica
termodinamica
generatori vapore

RITORNA AL PROGRAMMA

DOMANDE E RISPOSTE.
(motori a gasolio e a benzina, due e quattro tempi; l'elica; i materiali)

1. Che caratteristiche deve avere l'olio lubrificante? Alta temperatura di combustione (circa 400 °C). Bassa temperatura di congelamento. Buona adesione (cioè l’olio deve aderire fortemente alle superfici che bagna). Nessuna acidità (per non corrodere). Scarsa evaporazione (è il vapore che si incendia). Densità adatta al tipo di lavoro della macchina (più alta è la densità, maggiore è il peso che può sostenere). Viscosità alta ad ogni temperatura. Alta coesione, cioè forza che tiene unite le molecole.
2. Cos'è la viscosità di un olio e come si misura? La viscosità è la forza che occorre per vincere la coesione, cioè per vincere la forza che tiene unite le molecole dell'olio. Deve essere sempre grande altrimenti l'olio non protegge dall'attrito. Si misura in gradi Engler. I due numeri scritti sulle confezioni in commercio sono i gradi SAE e rappresentano il minimo e il massimo valore della viscosità. Per misurarla si fa scorrere l’olio su un piano inclinato sul quale ci sono dei numeri: la velocità di scorrimento misura la viscosità.
3. Perché si lubrifica e a cosa serve il lubrificante? La lubrificazione serve per ridurre o eliminare l'attrito che si ha fra i solidi che si muovono uno sull'altro. Senza la lubrificazione i solidi che strisciano o rotolano a contatto fra loro si surriscaldano sino a grippare. L'olio serve anche a raffreddare le parti del motore.
4. Come è fatta la pompa di lubrificazione? Di solito è una pompa a ingranaggi. Si tratta di una scatola munita di due fori, uno di ingresso e l’altro di uscita. Nella scatola ci sono due ruote dentate ingranate che ruotano: l’olio passa fra le ruote e la parete laterale della scatola.
5. Filtro dell'olio, refrigerante e depuratore. L’olio trascina particelle di metallo e altre possibili impurità dovute alla sua “cottura” per cui ad ogni giro deve passare attraverso un filtro apposito. Nei grandi motori il lubrificante deve essere refrigerato in un apposito circuito per mantenere una buona viscosità. L’olio può passare in un serbatoio abbastanza grande nel quale si può fermare depositando le scorie e quindi depurandosi. Si usano anche filtri a centrifugazione, cioè l’olio viene immesso in una centrifuga che separa gli elementi più pesanti, spingendoli verso la periferia, da quelli più leggeri, che restano al centro della centrifuga stessa.
6. Cosa sono l’emulsione e la decantazione? L’emulsione è la miscela di due liquidi poco solubili fra loro, come olio e acqua, per cui uno dei due si divide in minutissime gocce, anche con la formazione di schiuma. La decantazione consiste nel far riposare il liquido in un recipiente in modo da far depositare sul fondo tutte le impurità che contiene. Se si tratta di una emulsione i due liquidi si separano e il più leggero viene a galla e può essere recuperato.
7. Come si lubrificano i cuscinetti di banco e quelli della testa di biella? I cuscinetti di banco e quelli della testa di biella si lubrificano con olio in pressione che scorre dentro appositi canali scavati nell'albero e nella manovella.
8. Che pressione ha l'olio lubrificante? L'olio lubrificante ha una pressione di solito fra 3 e 5 atmosfere, in modo che gli alberi in pratica "galleggiano" dentro i loro supporti.
9. Impianto di lubrificazione del motore. L’impianto di lubrificazione si compone di: 1) serbatoio; 2) filtro; 3) pompa; 4) limitatore di pressione; 5) tubi e fori di distribuzione; 6) canali di ritorno; 7) eventuale radiatore di raffreddamento; 8) eventuale serbatoio di depurazione e decantazione.
10. Cuscinetti comuni e reggispinta. I cuscinetti sono di diversi tipi: a strisciamento (bronzine) e a rotolamento; quelli a rotolamento possono essere a sfere o a rulli, con o senza gabbia di guida, di forma cilindrica o conica. Di solito servono per sostenere (per esempio i cuscinetti di banco del motore) o collegare due parti (per esempio i cuscinetti della testa di biella). Invece i cuscinetti reggispinta sono sempre a rotolamento, cilindrici o conici e servono per reggere le spinte lungo l’asse (per esempio i cuscinetti reggispinta dell’albero dell’elica). Tutti i cuscinetti devono essere costantemente lubrificati, con olio oppure con grasso.
Un altro tipo di cuscinetto reggispinta per le eliche è costituito da un involucro a tenuta stagna all’interno del quale si trova olio in pressione; l’asse dell’elica trascina in rotazione l’olio facendone aumentare la pressione in proporzione alla velocità di rotazione per cui, maggiore è la spinta, maggiore è la resistenza longitudinale offerta dal cuscinetto ad olio.
11. Che differenza c'è fra la benzina e il gasolio? Entrambi sono derivati del petrolio. Si distinguono per la temperatura di accensione (bassa per la benzina da 0 a 20 °C, alta per il gasolio da 75 a 105 °C), per il metodo di accensione (scintilla elettrica per la benzina, autoaccensione per il gasolio), per il calore che possono sviluppare quando bruciano (11.000 Calorie al chilo per la benzina, 10.000 Calorie al chilo per il gasolio).
Nei grandi motori si usa la nafta pesante che è molto viscosa e quindi deve essere preriscaldata per farla circolare nei tubi.
Sia la benzina che il gasolio che la nafta pesante contengono piccole percentuali di zolfo che producono poi sostanze dannose per la salute e per i materiali metallici (si può formare acido solforico). Nella combustione si producono soprattutto anidride carbonica CO2 e vapore d’acqua.
12. Precauzioni nell'utilizzo del combustibile e nel suo travaso. I combustibili evaporano più o meno facilmente a seconda della temperatura e i vapori sono quelli che prendono fuoco. Durante il travaso fra due recipienti si sviluppa più vapore. Per incendiare la benzina basta una scintilla di qualunque tipo (per esempio elettrica quando si accende una lampadina o la radio, oppure battendo ferro contro ferro) oppure il calore prodotto da una sigaretta. Il gasolio invece si incendia quando viene a contatto con una fiamma oppure con metalli ad alta temperatura (per esempio i tubi di scarico del motore). I gas e i vapori possono riempire i locali chiusi, con la possibilità di esplosioni: è necessario rinnovare l’aria prima di accendere fiamme o provocare scintille. Bisogna tenere sia la benzina che il gasolio lontani da fiamme e da punti caldi, pulendo accuratamente le superfici sporche e raccogliendo eventuali gocce dovute a perdite lungo i tubi. Gli stracci adoperati per la pulizia devono essere conservati in luoghi sicuri per essere poi smaltiti. Anche l’olio lubrificante può innescare gli incendi, come il gasolio.
13. Prevenzione degli incendi. Gli incendi si prevengono in tre modi: 1) tenendo i combustibili (e l’olio lubrificante) lontani da fonti di calore o di fiamma libera o da scintille, annullando le perdite e asciugando bene eventuali gocce cadute durante i travasi; 2) tenendo a portata di mano ed efficienti i mezzi antincendio a schiuma, a polvere o a CO2 (anidride carbonica); 3) aerando bene i locali prima di fare qualunque lavoro con fiamme o scintille, in modo da far uscire gas e vapori che potrebbero aver invaso il locale. E’ sempre utile avere a portata di mano vicino al motore un buon estintore e un secchio di sabbia, per spegnere immediatamente qualunque cenno di incendio. Se si tratta di autocombustione di stracci o altro in piccoli locali è anche possibile lasciarli bruciare sino a quando viene consumato tutto l’ossigeno presente; finito l’ossigeno finisce anche l’incendio.
Attenzione: sulle apparecchiature elettriche si usa solo CO2!
14. Percentuali di aria e combustibile nei motori. Per la benzina la quantità di aria varia da 15 a 18 parti di aria per ogni parte di benzina. Per il Diesel varia da 25 a 30 parti di aria per ogni parte di gasolio. E’ sempre meglio che l’aria sia un poco in eccesso piuttosto che in difetto affinché la combustione sia migliore (il gas di scarico non deve mai essere nero).
15. Che differenze ci sono fra un motore a benzina e uno a gasolio? Le differenze sono molte, per esempio: 1) il metodo di introduzione del combustibile (carburatore per la benzina, iniettore per il gasolio); 2) il metodo di accensione della miscela aria – combustibile (scintilla elettrica per la benzina, autoaccensione per il gasolio); 3) pressione di esercizio (10 – 15 atmosfere per la benzina, 30 – 40 per il gasolio); 4) per la quantità di aria necessaria per la combustione (15 parti per la benzina, 30 parti per il gasolio, per ogni parte di combustibile); 5) per il metodo di lavaggio (con miscela fresca per la benzina, con aria per il gasolio).
16. Perché i motori a benzina e Diesel sono detti a combustione interna? Perché la combustione avviene direttamente a contatto con il pistone dentro il cilindro, mentre nei motori a vapore la combustione avviene lontano dal cilindro.
17. Come è fatto un carburatore? Il carburatore è costituito essenzialmente da un tubo prima convergente e poi divergente nel quale passa l’aria proveniente dal filtro. Nel punto più stretto si trova una valvola a farfalla che regola la portata di aria con la sua apertura. Di fianco si trova una vaschetta che contiene la benzina tenuta sempre piena dalla pompa AC (Alimentazione Combustibile) per mezzo di una valvola con galleggiante e spillo. La benzina arriva nelle vicinanze della valvola a farfalla per mezzo di tubicini con piccoli fori (gocciolatoi o spruzzatori).
18. Pompa di alimentazione del motore. Il motore a benzina viene alimentato da una pompa (pompa A.C. Alimentazione Combustibile) che versa la benzina nella vaschetta del carburatore. Dalla vaschetta la benzina esce attraverso dei tubi sottili con fori calibrati (gocciolatoi o spruzzatori), direttamente nella zona della valvola a farfalla, ed è trascinata dalla corrente di aria che viene dal filtro.
Il motore Diesel viene alimentato dall’iniettore che riceve il gasolio da una pompa che fornisce una pressione molto alta (200 e più atmosfere o bar).
19. Accensione diretta e indiretta nel motore Diesel. L’accensione si dice diretta quando il gasolio viene iniettato direttamente nella camera di combustione poco prima del p.m.s. a grande pressione da due o più ugelli. Si dice indiretta quando il gasolio viene iniettato in una camera che si trova sopra la valvola di ammissione, dove si riscalda e inizia la vaporizzazione.
20. Cos'è e a cosa serve la candela nel motore a benzina? La candela serve per far scoccare una scintilla elettrica fra due elettrodi al momento giusto nella camera di combustione. La scintilla dà inizio alla combustione della miscela aria - benzina. E' costituita da due elettrodi separati da un rivestimento di ceramica isolante: l'elettrodo esterno è collegato alla massa del motore dove si avvita; l'elettrodo interno è collegato allo spinterogeno, che regola il momento della scintilla. La distanza fra gli elettrodi non deve superare determinati limiti che si misurano con l’apposito spessimetro. Se la distanza è troppo piccola si ha un anticipo, se la distanza è troppo grande si ha un ritardo all’accensione.
21. Cos'è lo spinterogeno e cosa contiene? Lo spinterogeno è il sistema che consente la generazione della corrente ad alta tensione che poi permette la formazione della scintilla nella candela, e la sua distribuzione ordinata alle diverse candele nei momenti previsti.
Contiene: 1) alberino munito di camma, mosso dall’albero della distribuzione; 2) ruttore mosso dalla camma; 3) puntine platinate mosse dal ruttore; 4) masse rotanti che regolano l’anticipo dell’accensione agendo sull'alberino; 5) condensatore che diminuisce lo scintillio delle puntine; 6) contatto centrale in grafite al centro della calotta distributrice; 7) calotta per la distribuzione della corrente ad A. T. (Alta Tensione) alle candele.
22. Come è fatto il sistema di accensione del motore a benzina? Il sistema di accensione del motore a benzina è costituito da: 1) generatore elettrico (dinamo, alternatore, batteria o accumulatore); 2) bobina; 3) spinterogeno (puntine platinate, ruttore, condensatore, distributore); 4) candela.
23. A cosa serve la bobina del motore a benzina e come funziona? La bobina serve per trasformare la corrente continua a bassa tensione della batteria in corrente ad alta tensione fra gli elettrodi della candela (sino a 10.000 – 20.000 Volt). E’ costituita da un nucleo di ferro dolce al silicio e da due avvolgimenti di filo di rame smaltato per renderlo isolante. L’avvolgimento primario, di filo grosso con poche spire, è collegato da una parte alla batteria e dall’altra al ruttore; l’avvolgimento secondario, di filo sottile con molte spire, è collegato da una parte al primario e dall’altra al centro del distributore dello spinterogeno. Quando il ruttore è chiuso la corrente passa direttamente dalla batteria all’avvolgimento primario alla massa. Quando il ruttore si apre la corrente nel primario si interrompe e questa variazione di situazione produce nell’avvolgimento secondario una tensione che è tanto maggiore quanto maggiore è il numero delle spire. Il ruttore serve quindi per aprire / chiudere il passaggio di corrente nel primario della bobina: ad ogni chiusura del passaggio corrisponde una scintilla nella candela. Il movimento del ruttore è comandato da una camma che si trova dentro lo spinterogeno su un alberino collegato all’albero della distribuzione.
24. Manutenzione e precauzioni delle batterie al piombo. 1) mantenere puliti i poli; 2) mantenere costante il livello dell’acqua distillata; 3) tenere chiuso il coperchio; 4) non far uscire la soluzione interna che contiene acido solforico; 5) non farla scaricare completamente; 6) controllare la carica con l’amperometro o il densimetro; 7) controllare l’efficienza del collegamento all’alternatore che permette la sua ricarica automatica.
25. Quali sono le parti principali che costituiscono un motore? Le parti principali che costituiscono il motore sono: 1) impianto dell'aria e del combustibile (filtri dell’aria e del combustibile, serbatoio, pompe, carburatore oppure iniettore); 2) cilindro, pistone (nel basamento); 3) biella, manovella, albero motore; 4) albero a camme, bilancieri, valvole (nella testata); 5) impianto di scarico dei gas combusti (tubi, silenziatore); 6) impianto di lubrificazione (pompa, tubi, nella coppa dell’olio); 7) impianto di raffreddamento (pompa dell’acqua, radiatore, tubi, valvola termostatica, ventilatore).
26. Da cosa è composta la distribuzione? Con albero a camme laterale: 1) ruota dentata o catena o cinghia di distribuzione collegata all’albero motore; 2) albero a camme; 3) aste; 4) bilancieri; 5) molle di richiamo; 6) valvole.
Con albero a camme in testa: 1) catena o cinghia di distribuzione; 2) albero a camme; 3) molle di richiamo; 4) valvole.
27. Cos'è la manovella e la testa di biella? La manovella, detta anche gomito dell’albero motore, è una “sporgenza” dell’albero motore alla quale è collegata la testa della biella mediante un cappellotto e una bronzina. Riceve il movimento alternato della biella e lo trasmette all’albero facendolo ruotare.
28. Parti costituenti la biella. La biella è costituita da: 1) testa di biella con cappellotto per il collegamento con la manovella (gomito dell’albero motore); 2) corpo di biella; 3) piede di biella (per il collegamento con il pistone); 4) semicuscinetti di testa (bronzine per proteggere il collegamento con la manovella); 5) spinotto (che collega la biella al pistone).
29. Che spazio devono avere e come si regolano le puntine platinate? Le puntine platinate hanno uno spazio stabilito dal costruttore del motore e deve essere mantenuto il più possibile costante perché determina il momento della scintilla. La distanza deve essere misurata con un apposito spessimetro. Per la regolazione si allentano le viti di fissaggio allo spinterogeno e si fanno ruotare sino a toccare lo spessimetro, dopodiché le viti vanno strette fortemente.
30. Differenza fra un motore due tempi e uno quattro tempi a benzina. Il motore due tempi compie il ciclo in due movimenti del pistone, cioè in un giro dell'albero motore, e non ha valvole ma una luce (foro) per l'ingresso dell'aria e del combustibile (miscela) e un'altra per l'uscita del gas combusto; il motore quattro tempi compie il ciclo in quattro movimenti del pistone, cioè in due giri dell'albero motore ed è munito di una valvola per l'ingresso dell'aria e del combustibile (miscela) e di un'altra per l'uscita del gas combusto.
31. Descrivere il ciclo del motore Diesel e di quello a benzina a quattro tempi.
Ciclo Diesel: 1) primo tempo: il pistone si muove da p.m.s. a p.m.i.: a) l’aria entra nel cilindro attraverso la valvola di ammissione (o di aspirazione); b) inizialmente è aperta anche la valvola di scarico, per cui avviene il "lavaggio"; 2) secondo tempo: il pistone si muove da p.m.i. a p.m.s.: a) l’aria viene compressa aumentando di temperatura sino a 700 – 800 gradi Celsius (detti anche centigradi); b) prima che il pistone arrivi a p.m.s. avviene l’iniezione del gasolio a grande pressione; c) il gasolio per effetto della temperatura inizia a bruciare; 3) terzo tempo: il pistone si muove da p.m.s. a p.m.i.: a) si completa la combustione e avviene l’espansione; b) prima che il pistone arrivi al p.m.i. si apre la valvola di scarico e avviene lo scarico naturale perché la pressione interna è ancora alta; 4) quarto tempo: il pistone si muove da p.m.i. a p.m.s.: a) il pistone spinge fuori i gas combusti vuotando il cilindro; b) prima che il pistone arrivi a p.m.s. si apre la valvola di ammissione e l’aria fresca finisce di ripulire la camera di combustione.
Ciclo a benzina (detto anche ciclo Otto): 1) primo tempo: il pistone si muove da p.m.s. a p.m.i.: a) l’aria miscelata alla benzina entra nel cilindro attraverso la valvola di ammissione (o di aspirazione); b) inizialmente è aperta anche la valvola di scarico, per cui avviene il "lavaggio"; 2) secondo tempo: il pistone si muove da p.m.i. a p.m.s.: a) la miscela aria – benzina viene compressa; b) prima che il pistone arrivi a p.m.s. avviene la scintilla elettrica che incendia la miscela e quindi inizia la combustione; 3) terzo tempo: il pistone si muove da p.m.s. a p.m.i.: a) si completa la combustione e avviene l’espansione; b) prima che il pistone arrivi al p.m.i. si apre la valvola di scarico e avviene lo scarico naturale perché la pressione interna è ancora alta; 4) quarto tempo: il pistone si muove da p.m.i. a p.m.s.: a) il pistone spinge fuori i gas combusti vuotando il cilindro; b) prima che il pistone arrivi a p.m.s. si apre la valvola di ammissione e la miscela fresca finisce di ripulire la camera di combustione.
32. Quali sono i tempi del motore quattro tempi e del motore due tempi? I tempi sono i movimenti che il pistone deve compiere per completare un ciclo di lavoro e quindi sono due movimenti da p.m.s. a p.m.i. e due da p.m.i. a p.m.s. per il motore 4 tempi.
Per il motore due tempi sono un movimento da p.m.s. a p.m.i. e viceversa.
33. Quali sono le fasi del motore quattro tempi e del motore due tempi? Le fasi del motore sono le stesse sia per quello 4 tempi che per quello 2 tempi e sono: 1) l’ammissione (nota con il nome di aspirazione); 2) la compressione; 3) la combustione; 4) l’espansione; 5) lo scarico naturale; 6) lo scarico forzato. Alcune fasi sono anticipate (ammissione, combustione, scarico naturale), altre sono ritardate (ammissione, scarico forzato), altre ancora sono incrociate per eseguire il lavaggio (ammissione e scarico forzato).
34. Che differenza c’è fra tempi e fasi? I tempi sono i movimenti del pistone necessari per fare il ciclo; le fasi sono i fenomeni che avvengono dentro il cilindro nell’aria e nel combustibile (combustione, compressione, ecc.).
35. A cosa serve un indicatore del ciclo e dove si inserisce? L’indicatore del ciclo serve per vedere l’area interna al ciclo che dà un’idea della potenza erogata istante per istante dal motore. Dall’indicatore si può ricavare la pressione media agente sui pistoni che ci permette di calcolare la potenza. La potenza si ricava conoscendo la pressione media, l’area del pistone, la corsa, il numero dei pistoni, il numero dei giri al minuto.
Si inserisce sulla testa del cilindro perché deve misurare la pressione interna durante tutto il ciclo.
36. Cos’è il volano? Il volano è una massa cilindrica rotante, più o meno grande a seconda del motore, collegata all’albero, che ha il compito di assorbire energia durante l’espansione e di restituirla durante le altre fasi, rendendo la rotazione dell’albero più uniforme. In pratica il volano accelera durante la fase di espansione e decelera nelle altre fasi, quando deve spingere il pistone per esempio per fare la compressione. Se il motore è grande anche il volano deve essere grande e pesante.
37. Funzionamento del motore due tempi a miscela per fuoribordo. Il motore due tempi a miscela per fuoribordo è del tutto simile ai motori terrestri con l'unica differenza che il raffreddamento avviene facendo circolare acqua di mare intorno ai cilindri. Per fare ciò il motore aziona anche una pompa che preleva l'acqua poco sopra l'elica. Per evitare che si formino pericolose incrostazioni è necessario far girare il motore in acqua dolce prima di metterlo a riposo.
Il funzionamento, cominciando dalla posizione del pistone a p.m.s. è il seguente: 1) completamento della combustione ed espansione; 2) prima di arrivare a p.m.i. il pistone scopre la luce di scarico e si ha lo scarico naturale; 3) subito dopo il pistone scopre la luca di ammissione e la miscela fresca entra nel cilindro, aiutando i gas combusti ad uscire (si ha quindi il lavaggio); 4) il pistone arriva al p.m.i. e ricomincia il moto verso il p.m.s. mentre entrambe le luci sono ancora aperte; 5) il pistone copre la luce di ammissione; 6) subito dopo il pistone copre la luce di scarico completando lo scarico forzato; 7) avviene la compressione; 8) prima che il pistone arrivi a p.m.s. scocca la scintilla e inizia la combustione; 9) il pistone arriva al p.m.s. e il ciclo ricomincia.
38. Cosa sono il lavaggio e lo scarico?
Motori 4 tempi:
Nel motore a benzina il lavaggio consiste nel far entrare la miscela fresca in anticipo rispetto al p.m.s. e nel chiudere la valvola di scarico in ritardo, in modo che la miscela fresca “aiuti” i gas combusti ad uscire. Durante il lavaggio quindi le due valvole sono aperte insieme.
Nel motore Diesel il sistema è identico ma il lavaggio avviene solo con aria, senza perdita di combustibile.
Si chiama scarico la fase di uscita dei gas combusti attraverso l’apposita valvola. Una parte dello scarico si dice naturale perché avviene durante l’apertura anticipata della valvola mentre avviene la fase di espansione, che quindi non è completa. L’altra parte si dice forzata perché il gas combusto viene spinto fuori dal pistone che si muove da p.m.i. verso p.m.s.
Motori 2 tempi:
Nel motore a benzina il lavaggio consiste nel far entrare la miscela fresca subito dopo l'apertura della luce di scarico (in prossimità del p.m.i.), ma diretta verso la camera di combustione, in modo da aiutare i gas combusti ad uscire. Purtroppo la luce di scarico si chiude dopo la luce di ammissione, durante il moto verso p.m.s. per cui una parte della miscela fresca si perde.
Nel motore Diesel il sistema è identico, ma il lavaggio avviene con aria spinta dalla pompa di lavaggio, senza perdita di combustibile.
39. Cos'è la pompa di lavaggio? La pompa di lavaggio si usa nei motori Diesel 2 tempi ed è una soffiante che genera una corrente d'aria a pressione leggermente superiore a quella atmosferica (dal10 al 30 % in più). L'aria entra nel cilindro attraverso la luce di ammissione e spinge i gas combusti verso la luce di scarico.
40. Perché si anticipa la combustione poco prima del p.m.s.? La combustione si anticipa perché essa deve essere lenta per evitare sforzi grandi e improvvisi sul pistone, sulla biella e sulla manovella. In pratica la scintilla nei motori a benzina e l'iniezione del gasolio nei motori Diesel avviene prima che il pistone arrivi al punto morto superiore. Di conseguenza la massima spinta sul pistone avviene appena inizia la corsa di espansione perché si completa la combustione.
41. Anticipo automatico dell'iniezione o della scintilla. L’anticipo dell’iniezione o della scintilla è variabile: quando la velocità aumenta deve aumentare anche l’anticipo per dare alla combustione sempre lo stesso tempo. Nei motori a benzina l’anticipo automatico è assicurato da due masse rotanti che si trovano dentro lo spinterogeno, le quali fanno variare la posizione dell'alberino che porta la camma che comanda il ruttore. Nei motori Diesel l’anticipo è assicurato da due masse rotanti articolate che agiscono sull’albero a camme facendolo ruotare di un certo angolo (sino ad un massimo di 30°).
42. Cos'è il rapporto di compressione e come varia a seconda del motore? Il rapporto di compressione si ottiene dividendo il volume del cilindro + camera di combustione, quando il pistone è al punto morto inferiore, con il volume della camera di combustione, quando il pistone è al punto morto superiore. Nel motore a benzina è di solito intorno a 10, nel motore Diesel è di solito fra 15 e 20. Aumentando il rapporto di compressione aumenta il rendimento del motore, che deve però essere più robusto e costruito con materiali più resistenti. Inoltre per i motori a benzina occorre che il combustibile abbia un numero di ottano maggiore per evitare l'autocombustione della miscela e quindi il "battere in testa".
43. La pressione di esercizio. La pressione di esercizio è quella media misurata istante per istante dall’indicatore del ciclo e serve per determinare la potenza indicata o utile del motore.
44. Come si misura la potenza del motore? La potenza del motore si misura in CV (Cavalli-Vapore) o in KW (Kilo-Watt). Un CV vale 0,735 KW. La potenza effettiva P in cavalli si ottiene al freno idraulico moltiplicando la spinta F (forza) per il numero dei giri n (giri al minuto) e dividendo per 1.000, cioè P = F n / 1.000. La potenza del motore è scritta su una targhetta fissata al motore stesso e nel libretto delle istruzioni.
45. Come funziona e a cosa serve l'autoregolatore? L’autoregolatore serve per regolare la portata di combustibile a seconda della velocità di rotazione del motore. E’ costituito di due masse rotanti messe in moto dall’albero a camme, le quali, attraverso una leva, agiscono sulla cremagliera che comanda il pistoncino che si trova nella pompa del combustibile. Con la sua regolazione è possibile mantenere il motore al regime minimo e fare in modo che esso non vada fuori giri quando il carico diminuisce. Infatti la posizione delle masse rotanti dipende proprio dal quadrato del numero di giri dell’albero e ha un massimo ben stabilito.
46. Cosa misurano manometri, pressostati e termometri? I manometri misurano la pressione dei gas e dei liquidi in atmosfere oppure in bar oppure in Kg / cm2 (chilogrammi a centimetro quadrato). Le tre misure hanno pressappoco lo stesso significato. I pressostati sono apparecchi che tendono a mantenere costante la pressione. I termometri misurano la temperatura in gradi Celsius (detti anche gradi centigradi). I manometri e i termometri possono essere di tipo analogico (hanno una scala di lettura e un indice mobile), oppure digitali (hanno una finestrina a lettura diretta, detta LED).
47. Manutenzione e controllo del motorino di avviamento. Il motorino di avviamento funziona utilizzando la corrente continua fornita dalla batteria. La manutenzione e il controllo consistono essenzialmente nel verificare che i cavi di collegamento siano ben isolati, che l'asse non abbia giochi, che le spazzole siano integre e che i settori di separazione del collettore (fogli di mica isolante) siano ben puliti.
48. Descrivere come è fatto e come funziona l'alternatore. L’alternatore è costituito da una parte rotante (rotore induttore) mossa dall’albero motore attraverso una cinghia e da una parte fissa (statore indotto). Il rotore è costituito da espansioni che creano un campo magnetico. Lo statore è costituito da diversi lamierini di materiale magnetico avvolti da matasse di filo elettrico isolato. Il rotore con il suo movimento crea un campo magnetico variabile che produce una corrente indotta nello statore dal quale si ricava quindi corrente alternata.
49. Differenza fra dinamo e alternatore. La dinamo produce energia elettrica continua (c.c. = corrente continua), l’alternatore produce energia elettrica alternata (c.a. = corrente alternata). La corrente alternata deve essere raddrizzata (cioè resa continua) prima di essere inviata alla batteria.
50. Avviamento del motore ad aria o con motorino in c.c. I motori di media e grande potenza usano per la messa in moto l'aria compressa prelevata da apposite casse alla pressione di circa 30 atmosfere o bar. In pratica si esclude il circuito del combustibile e attraverso la valvola di ammissione si introduce nel cilindro l'aria compressa la quale spinge il pistone. In questo modo si mette in rotazione l'albero motore e di conseguenza il volano. Quando il volano ha acquistato sufficiente energia per produrre la prima compressione del ciclo normale, si esclude l'aria e si rimette in funzione il circuito del combustibile. E' bene a questo punto ricaricare la cassa dell'aria.
I motori di piccola potenza si mettono in moto con un motorino di avviamento in corrente continua fornita da una batteria. In pratica il motorino deve fornire l'energia per far avvenire la prima compressione del ciclo normale. Il sistema è del tutto identico a quello utilizzato dalle automobili.
51. Impianto di refrigerazione del motore. Piccoli motori: la refrigerazione si effettua facendo circolare acqua dolce, spinta da una pompa, nelle apposite camere ricavate intorno ai cilindri. Il calore sottratto ai cilindri viene disperso in un radiatore (scambiatore di calore) raffreddato a sua volta da una corrente d’aria mossa da un ventilatore. Eventualmente il radiatore può essere raffreddato con acqua di mare spinta da un’altra pompa. Si può anche far raffreddare l’olio in un radiatore raffreddato ad aria o ad acqua.
Grandi motori: l’impianto di raffreddamento è sempre a doppia circolazione: acqua dolce all’interno del motore e acqua di mare intorno al radiatore. Anche l’olio è sempre raffreddato con una doppia circolazione.
52. Com'è fatta la pompa di circolazione del refrigerante del motore? Nei piccoli motori la pompa dell’acqua si trova a stretto contatto con il motore ed è mossa dall’albero per mezzo di una cinghia di trasmissione. La pompa è costituita di una scatola a forma di chiocciola all’interno della quale ruota una girante a pale che spinge l’acqua dal radiatore dove si è raffreddata verso il motore.
Nei motori più grandi la pompa è indipendente dal motore principale e ha un motore elettrico a sua disposizione. La pompa è generalmente del tipo rotativo con portata piuttosto grande e spinge l’acqua dolce verso un radiatore a sua volta raffreddato con acqua di mare spinta da un’altra pompa.
53. Descrizione e utilità del turbocompressore a gas di scarico. Il turbocompressore (turbina + compressore) è costituito di due parti montate sullo stesso asse: la turbina (è una ruota munita di palette tutto intorno) è mossa dai gas di scarico, che hanno ancora pressione e velocità all’uscita dalla valvola di scarico, e quindi funziona come un motore; il compressore (anch’esso è una ruota munita di palette), mosso dalla turbina, preleva l’aria dall’atmosfera e la mette in pressione facendola muovere verso spazi sempre più piccoli (chiocciola).
L’utilità del turbocompressore consiste nel fatto che fa aumentare il peso di aria che entra nel cilindro e quindi si può aumentare anche il peso di combustibile, per cui aumenta la potenza e il rendimento del motore senza aumentare la cilindrata.
Naturalmente il motore risulta più pesante (deve essere più “robusto” per sopportare gli sforzi maggiori dovuti a pressioni maggiori) e più complicato e quindi più costoso.
54. A cosa serve il silenziatore? Il silenziatore ha tre compiti: 1) ridurre il rumore prodotto dai gas di scarico che escono a grande velocità dal cilindro e con pressione di 3 - 4 atmosfere, facendoli espandere in una camera divisa in celle (marmitta); 2) far diminuire la loro temperatura in modo da non produrre danni a persone o cose; 3) mantenere costante la loro temperatura in modo che non avvenga la condensazione del vapore d’acqua (prodotto nella combustione) vicino alla valvola.
55. L'elica: a cosa serve, cos'è il passo, di quale materiale è fatta e perché? L’elica serve per produrre la forza di spinta sullo scafo con un moto di “avvitamento” nell’acqua, cioè l’elica si comporta come se fosse una vera e propria vite. Il passo dell’elica è la distanza che la nave percorre per ogni giro dell'elica, che di solito è di bronzo perché deve resistere non solo alle forze applicate ma anche alla corrosione.
56. Eliche a pale orientabili (dette anche a passo variabile): vantaggi e funzionamento. Poiché l’elica funziona come una vite che si “avvita” nell’acqua, è necessario che “morda” una quantità di acqua proporzionale alla forza necessaria all’avanzamento della nave. A piccola velocità le pale saranno orientate in modo da prendere poca acqua ad ogni giro e quindi saranno strette; a grande velocità le pale saranno orientate in modo da prendere molta acqua e quindi saranno larghe. Lo stesso accade quando la nave è carica (pale strette) oppure scarica (pale larghe) perché la potenza del motore si può impiegare o per avere più velocità o per avere più "forza". Infatti la potenza P del motore e dell’elica si può trovare moltiplicando la forza F per la velocità V, cioè P = F V: se aumenta la velocità V deve diminuire la forza F, oppure se aumenta la forza F (per esempio quando la nave è carica) deve diminuire la velocità V.
57. Perché un'elica grande deve girare lenta e necessita del riduttore? Le eliche grandi possono facilmente innescare la cavitazione, cioè lo sviluppo di grandi vortici nell’acqua che impediscono all’acqua stessa di restare aderente alle pale, le quali di conseguenza girano a vuoto. Inoltre nelle eliche grandi è grande anche la differenza di pressione fra la pala inferiore e quella superiore, che quindi si muovono in modo diverso oscillando sull’asse. Questi fatti producono due gravi conseguenze: il motore tende ad andare fuori giri e l’elica non produce forza propulsiva. Inoltre possono verificarsi grandi vibrazioni in tutto lo scafo.
Perciò si usa il riduttore di giri: più è grande l’elica, minore deve essere la sua velocità di rotazione, mentre il motore continua a girare ad un’altra velocità, che può essere anche grande.
58. Come si ottiene l'inversione di rotazione del motore? L’inversione del senso di rotazione del motore si ottiene mettendolo al minimo e in folle staccando il giunto, e facendo scorrere l’albero della distribuzione che porta due serie di camme: una serie appunto per la marcia avanti e l'altra per la marcia addietro.
59. Descrivere sommariamente un riduttore e un invertitore. Il riduttore è un meccanismo, di solito costituito da una serie di ruote dentate, capace di ridurre il numero di giri del motore per adeguarlo a quello dell’elica. Infatti l’elica, per funzionare correttamente, deve avere un numero di giri piuttosto basso, mentre il motore deve avere un regime di rotazione piuttosto alto. Le ruote dentate del riduttore sono piccole dalla parte del motore e grandi dalla parte dell’elica in modo da realizzare un rapporto di trasmissione maggiore di uno, per esempio 5 giri del motore = 1 giro dell’elica.
L’invertitore è un meccanismo, di solito costituito da una serie di ruote dentate e una frizione, capace di far girare l’elica nel verso opposto a quello del motore in modo da avere la marcia addietro della nave. L’invertitore è comandato da una leva con tre posizioni: marcia avanti, folle e marcia addietro. La leva comanda la frizione la quale con la sua posizione permette o non permette la trasmissione diretta dal riduttore all’elica. L’invertitore deve essere azionato sempre con motore al minimo dei giri.
L’invertitore può essere comandato da servomeccanismo idraulico.
Modernamente l'inversione di marcia si ottiene invertendo la posizione delle pale dell'elica, facendole ruotare sul loro asse per mezzo di cremagliere comandate idraulicamente.
60. Cosa sono l'acciaio, la ghisa, il bronzo, l'ottone, l'alluminio, lo zinco? L’acciaio è una lega fra ferro e carbonio alla quale si possono aggiungere altri elementi come il cromo, il nichel, il vanadio, il manganese, il silicio, ecc. per ottenere i cosiddetti acciai speciali. L’acciaio è elastico, duro e resistente sia in compressione che in trazione. La ghisa è anch’essa una lega di ferro e carbonio, ma con una maggiore quantità di carbonio. E’ molto resistente alla compressione, resiste bene agli sbalzi di temperatura e alla corrosione, specialmente la ghisa al nichel.
Il bronzo è una lega fra rame e stagno, è abbastanza duro e resistente alla corrosione.
L’ottone è una lega fra rame e zinco, è malleabile e duttile, molto resistente alla corrosione.
L’alluminio è un metallo relativamente tenero e si usa in genere in lega con altri metalli come il magnesio. Resiste molto bene all’aria, molto meno bene alla corrosione della salsedine.
Lo zinco è un metallo molto tenero, malleabile e duttile, abbastanza resistente all’aria, meno alla salsedine. Si usa, saldato allo scafo, per salvare l’acciaio dalla corrosione: infatti le correnti elettriche disperse attaccano lo zinco invece dell’acciaio. Si usa anche come rivestimento protettivo dell’acciaio e di altri metalli.
61. Quali sono i principali modi di lavorare i metalli? I metalli si possono lavorare in infiniti modi a seconda dello scopo che si vuole raggiungere. Si possono lavorare a freddo e a caldo. Trafilare significa far passare il metallo attraverso fori calibrati per ottenere fili o altre forme. Laminare significa far passare il metallo fra rulli per fare lamiere. Fondere significa rendere il metallo liquido e versarlo in una apposita forma. Forgiare significa riscaldare il metallo per poi lavorarlo con il martello. Punzonare significa incidere il metallo con punte di un metallo più duro che lasciano una traccia.
62. Saldatura e brasatura, trapanatura e limatura, chiodatura dei metalli. La saldatura può essere eterogenea (quando viene usato un materiale di apporto diverso da quello di base) o autogena (quando viene usato lo stesso materiale di base).
Saldatura eterogenea è quella con stagno oppure con una lega di piombo e stagno oppure con l’ottone oppure con rame e argento (brasatura). In questo tipo di saldatura si fa fondere il materiale di apporto e di solito basta poco calore a temperatura non molto alta. Le superfici da saldare devono essere ben pulite in modo da riportare a nuovo il materiale di base. Per aiutare il lavoro si adopera pasta salda o borace che evitano l’ossidazione durante la saldatura.
Nella saldatura autogena si deve fondere sia il materiale di apporto che quello di base per cui occorre più calore e a più alta temperatura. Se si devono saldare due pezzi separati non è sempre necessario il materiale di apporto. I due metodi principali per saldature autogene sono la fiamma ossiacetilenica e quella ad arco elettrico.
La trapanatura consiste nel fare dei fori con il trapano a mano oppure a colonna con le punte elicoidali, di cui esistono diverse varietà a seconda della durezza e del tipo di materiale da forare. Altrettanto si deve dire per le lime che servono per asportare piccoli trucioli di metallo in modo da dare una forma definita ai pezzi in lavorazione.
Invece della saldatura le lamiere possono essere unite con chiodi a caldo che vengono ribattuti in modo da riempire tutto il foro nel quale vengono inseriti e formare due teste di tenuta.
63. Precauzioni nella lavorazione dei metalli (saldatura, smerigliatura, ecc.). Le precauzioni non sono mai troppe. Occorre sempre usare guanti e occhiali di protezione.
Durante la saldatura indossare un grembiule di cuoio e una maschera per filtrare l’aria. Durante la verniciatura indossare una maschera a gas per evitare di respirare i vapori della vernice. Durante il trasporto di materiali pesanti indossare le scarpe con la punta rivestita di ferro. Nella manutenzione degli apparati elettrici usare attrezzi isolati e scarpe di gomma.
64. Guardia in macchina e precauzioni. Vedi Cenni sul codice di navigazione.

RITORNA AL PROGRAMMA