CAP 4 - Scelte effettuate.
Per una sperimentazione accurata risulta indispensabile scegliere apparecchiature di test che non influenzino eccessivamente i risultati così da rendere più evidenti le reali tendenze ed influenzare il meno possibile i dati numerici. Nel nostro caso ciò si traduce in particolari attenzioni nello scegliere il tipo di motore da utilizzare, l’olio, e le condizioni di funzionamento.
4.1 - Scelta del motore.
Per quanto riguarda il motore ci siamo subito indirizzati verso tipologie a basso contenuto tecnologico, con poche o nulle regolazioni possibili, in modo da minimizzare le variazioni di condizioni al contorno nelle quali sviluppare i test. I motori stazionari per gruppi elettrogeni, o per altre applicazioni statiche, ci sono sembrati ideali per i nostri scopi. Tanto più che questa categoria di motori è normalmente progettata per lavorare a numero di giri costante, e per farlo a lungo, cosa che ben si sposa con i normali test sperimentali che intendevamo sostenere al banco prova.
Il motore che cercavamo doveva poi anche avere una cilindrata unitaria il più possibile vicina a quella dei motori diesel maggiormente diffusi in questo momento. Guardando le statistiche di mercato ci si rende conto che le macchine più vendute sono quelle della categoria media (segmento C). Le motorizzazioni più richieste per questo tipo di vetture sono ormai da molti anni quelle diesel, con cilindrate che tipicamente variano tra i 1900 e i 2200 cm3, e con frazionamenti comunemente a quattro cilindri. Questo porta a stimare, per la nostra ricerca, una cilindrata unitaria ideale in 500 cm3.
Per limitare poi le potenze in gioco, gli ingombri e i pesi, ci si è orientati per un frazionamento monocilindrico che oltretutto è il più diffuso nei motori stazionari di piccola cilindrata.
Figura 4.1: dati di targa motore Lombardini 15 LD 500.
Utilizzando questi parametri ed altri criteri pratici, considerazioni di tipo geografico (vicinanza più o meno marcata del singolo stabilimento industriale), nonché considerazioni di carattere umano (conoscenza particolare di alcune realtà
specifiche) si è giunti alla scelta definitiva dell’unità motoristica in questione. Il motore scelto è un Lombardini serie LD (ex Ruggerini ora integrato nelle linee di produzione a marchio Lombardini), monocilindrico a ciclo diesel di 500 cm3 appunto, siglato 15-LD 500. In figura 4.1 sono riportati i grafici di potenza, coppia e consumo specifico forniti dalla casa, rilevati secondo le norme specifiche 80/1269/CEE - ISO1585 (curve N ed MN), ISO 3046/1 – IFN (curve NB ed MB), ISO 3046/1 – ICXN (curve NA ed MA).
4.2 - Scelta dell’olio
Per quanto riguarda la scelta dell’olio vegetale da usare per i nostri test, le nostre considerazioni sono partite non tanto da analisi e valutazioni delle proprietà chimico-fisiche dei vari oli vegetali possibili e disponibili, queste sono venute in seguito, quanto più da una ricerca sul campo. Ci siamo infatti subito interessati di quali fossero gli oli di origine vegetale più diffusi e commercializzati, credendo che il nostro primario criterio di scelta dovesse essere la disponibilità e la convenienza economica del prodotto. Infatti la maggior presenza sul territorio di un dato prodotto a svantaggio di un altro si traduce anch’essa in convenienza economica non appena si considera come il nostro studio si confronta con il sistema trasporti nel suo complesso. Iniziare ad usare olio vegetale puro non trattato, non esterificato (quindi non trasformato in Biodiesel) per alimentare i motori delle normali autovetture diesel, porta subito a scontrarsi con la possibilità di rendere disponibili enormi quantitativi di quell’olio in tempi brevi in modo da venire incontro alle richieste che ne nascerebbero. L’analisi della sostenibilità di un dato stravolgimento del mercato degli oli vegetali per uso alimentare, va comunque al di là degli scopi della nostra indagine sperimentale: ci limiteremo quindi esclusivamente a considerare l’attuale situazione di mercato, i cui equilibri potrebbero modificarsi quantomeno con minore inerzia a favore del dato prodotto che già ricopre un ruolo predominante sulla restante parte del mercato.
Ci si rende poi subito facilmente conto che per rendere più semplice e meno traumatico il passaggio a questo tipo di combustibile da parte della normale utenza, ed estendere l’utilizzo di oli vegetali a tutta l’autotrazione civile, bisogna
optare per l’utilizzo di olio vegetale insieme con il normale diesel già disponibile alla pompa, in miscele con percentuali di olio vegetale tutto sommato basse, che non superino il 30%. Questo porterebbe infatti subito un duplice vantaggio: le considerazioni economiche del macrosistema trasporti sopra menzionate avrebbero un impatto minore, ed i motori attuali a ciclo diesel (per anni costruiti e sviluppati congiuntamente alle aziende petrolifere che concordavano con le case costruttrici le formulazioni specifiche per i carburanti da immettere sul mercato) meglio digerirebbero probabilmente il passaggio a questo nuovo tipo di alimentazione, spingendo comunque le case motoristiche ad una ricerca mirata in questa direzione.
Andando dunque ad informarci sul campo ci siamo resi conto che gli oli più diffusi sugli scaffali dei diversi supermercati erano tre. La scelta si restringeva a:
• olio di semi di girasole
• olio di mais
• olio di semi di soia.
Figura 4.2: olii maggiormente diffusi.
Il secondo criterio da noi usato per effettuare la scelta, è stato quindi un parametro tecnico. Infatti la proprietà chimico-fisica che maggiormente dobbiamo tenere in considerazione per un fluido da utilizzare come carburante in un normale motore
per autotrazione è la viscosità. Come già detto nel capitolo precedente, un’appropriata viscosità del fluido assicura l’efficienza e l’operatività dell’impianto d’iniezione (una viscosità elevata crea notevoli problemi al motore: è necessario aumentare la portata e la pressione massima degli iniettori, per impedire un peggioramento dell'atomizzazione). Se i valori diventano troppo alti si va incontro ad un getto non finemente nebulizzato che può avere una rilevante influenza sulle caratteristiche di evaporazione del fluido carburante, creando cambiamenti che interferiscono e modificano processo di combustione. La viscosità di un fluido però dipende dalla sua temperatura: diminuisce rapidamente con l'aumentare della stessa.
Abbiamo quindi fatto eseguire dei test da un laboratorio esterno con uno strumento atto alla rilevazione della viscosità in funzione della temperatura (Viscosimetro) per avere dati certi su cui lavorare. In figura 4.2 sono riportati i risultati dei test.
Come si evince dai grafici, c’è una marcata discrepanza tra i dati dei tre oli e quelli del diesel, soprattutto a temperatura ambiente, dove i dati numerici della viscosità degli oli vegetali sono cinque volte più grandi di quelli del diesel. Al salire della temperatura si legge un netto miglioramento, con dati che si attestano all’incirca intorno al doppio del valore della viscosità del diesel misurato a temperatura ambiente. Tenendo in considerazione il fatto che si è già deciso di limitare la nostra indagine allo studio del comportamento di miscele di olio vegetale con diesel tradizionale nell’alimentazione di un motore ad accensione per compressione, si può decidere di optare per l’olio di girasole. All’aumentare della temperatura, infatti, esso possiede la migliore tendenza a diminuire la propria viscosità e ciò, unitamente al basso tenore di olio vegetale puro che si è deciso di utilizzare nella miscela finale, porta a limitare gli effetti d’innalzamento della viscosità finale del carburante. L’accorgimento da seguire comunque sarà quello di preriscaldare questa miscela per tornare a valori assoluti di viscosità simili a quelli del diesel tradizionale a temperatura ambiente, che sono poi i valori di progetto usati per il sistema d’iniezione del motore. Il preriscaldamento tra l’altro sfrutterà gli effetti sinergici della diminuzione di viscosità di entrambe le sostanze, dell’olio vegetale e del diesel stesso. Si tratterà poi, in fase sperimentale, di fare
prove a diverse temperature di preriscaldamento in modo da evidenziare le tendenze di consumo e di rendimento del motore.
