Con tutti i motori a combustione interna si verifica una “perdita” significativa di energia a causa della conversione inefficiente dell’energia chimica in calore e, successivamente, in energia cinetica. Persino un moderno motore di F1 è relativamente antieconomico quando si tratta di convertire l’energia disponibile dalla miscela aria/carburante in energia alle ruote posteriori. Questo si misura in termini di “efficienza termica” ed è in genere nell’ordine del 30%: vale a dire che se un motore standard di F1 produce poco meno di 650 KW al banco prova dinamometrico, gli altri circa 1500 KW non servono per azionare la macchina.

Allora dove va a finire questa energia? Una piccola percentuale viene trasformata nel suono distintivo di un’auto di F1. La stragrande maggioranza dell’energia, però, deve essere dissipata sotto forma di calore attraverso varie aree: l’olio, ad esempio, dissipa circa 120 KW e il radiatore 160 KW. Per via delle inefficienze della scatola del cambio questa deve dissipare circa 15 KW, mentre il sistema idraulico ne dissipa altri 3. 

In questi motori ad alte prestazionii sistemi di raffreddamento sono generalmente pressurizzati fino a 3.75 bar e hanno un punto di ebollizione intorno a 120°C. 

Di solito, in un’autovettura moderna la pressione del sistema di raffreddamento si attesta in un ordine compreso tra 0.9 e 1.1 bar, con un aumento del punto di ebollizione di circa 22°C e, conseguentemente, con una temperatura di funzionamento del refrigerante del motore di circa 100°C. 

Allo stesso tempo, una pompa dell’acqua standard riesce a muovere un massimo di circa 28000 litri di refrigerante all’ora o rimetterlo in circolo all’interno del motore più di 20 volte al minuto, consumando fino a 2 KW in perdite parassite. 

Questi dati sono ben noti e sono stati usati dagli ingegneri automobilistici per oltre 100 anni come linea guida: ma il downsizing (ridimensionamento) per soddisfare i requisiti di emissioni sempre più restrittivi e la proliferazione di veicoli elettrici ibridi stanno cambiando le regole. 

Optare per l’elettrico fa risparmiare energia, ma attenzione alla pressione 

I produttori stanno studiando a fondo tutte le perdite parassite nel tentativo di migliorare l’efficienza dei propulsori attuali e futuri. Questo significa riconsiderare il sistema di raffreddamento e, in particolar modo, la pompa dell’acqua meccanica. 

Sebbene il disaccoppiamento della pompa dell’acqua dal motore consenta risparmi considerevoli, richiede fondamentalmente una riqualificazione delle prestazioni dell’intero sistema di raffreddamento; incluse le pressioni di funzionamento a temperature variabili e i regimi del motore. 

Con i motori elettrici,la cui pressione non è più direttamente proporzionale al regime del motore, ma dipende piuttosto dai requisiti del motore, è importante che in fase di sviluppo la pressione del sistema di raffreddamento sia monitorata costantemente. Questo garantisce che i componenti come il radiatore e i tubi dell’acqua rimangano nelle aree di funzionamento di sicurezza. 

Durante lo sviluppo di quella che è essenzialmente una nuova tecnologia, mappare la pressione del sistema richiede sensori di pressione altamente reattivi di qualità e accuratezza indiscutibili. Ci sono pochissimi produttori specializzati in trasmettitori di pressione che soddisfano tutti questi requisiti. 

Questi sensori devono registrate i dati in modo accurato, ma devono anche essere resistenti: il contesto operativo richiede che funzionino correttamente per un ampio intervallo di temperatura e che resistano alle vibrazioni e all’esposizione alle sostante chimiche. 

Questa tecnologia, sebbene attualmente in dotazione per lo più nei modelli di fascia alta come BMW e Mercedes Benz, verrà estesa ad altri segmenti con l’uscita sul mercato di nuovi modelli. E tutti questi modelli avranno superato gli stessi rigidi requisiti del sistema di raffreddamento per garantirne la durabilità e salvaguardarne il motore molto costoso.