La termocamera FLIR ad alta risoluzione porta la scienza sui tracciati per corse automobilistiche

I sistemi di preriscaldamento dei motori stanno diventando una risorsa sempre più preziosa, e persino un vantaggio competitivo, sugli odierni tracciati per corse automobilistiche. Molti professionisti del mondo delle corse riconoscono il valore di questa tecnologia, perché li aiuta a prevenire l'usura del motore, il calo delle prestazioni in pista e persino la perdita di denaro. La Hot Products Engineering, un produttore statunitense di preriscaldatori per motori, si impegna al massimo per promuovere le tecnologie di preriscaldamento dei motori. L'azienda ora utilizza anche immagini termiche acquisite da una termocamera FLIR per dimostrare il valore dei suoi prodotti per il preriscaldamento dei motori.

Riscaldare il motore è uno dei rituali fondamentali che ogni pilota compie prima di scendere in pista. Fino a non molto tempo fa, in molte categorie di corse automobilistiche (kart, drag racing, ecc.) ciò significava avviare il motore a freddo e farlo girare ad alti regimi. Tuttavia, anche tralasciando il frastuono, i rischi e il tanfo, avviare un motore da corsa a freddo è sempre una scelta sbagliata se si dispone di un'alternativa, perché comporta attriti di metallo su metallo, combustione incompleta e costoso carburante da gara per riscaldarlo.

Riscaldare il motore è uno dei rituali fondamentali che ogni pilota compie prima di scendere in pista.

Preriscaldamento dei motori

Una soluzione universalmente accettata per questo problema in gare automobilistiche di altre categorie consiste nell'utilizzare un sistema di preriscaldamento del motore. Questo metodo sviluppa e mantiene precise temperature in modo silenzioso utilizzando benzina senza piombo economica e un piccolo, silenzioso generatore. Dieci anni fa, dopo trent'anni e più da addetto meccanico di precisione presso un National Laboratory a Livermore, CA, negli Stati Uniti, Pete Davis ha fondato la Hot Products Engineering Inc. e ha iniziato a progettare e costruire prodotti di preriscaldamento per le corse automobilistiche. Oggi i suoi riscaldatori per motore Hot Head sono utilizzati dalle scuderie di tutto il mondo. Davis ha recentemente abbinato il suo background ingegneristico e la personale esperienza nelle corse per sviluppare una nuova linea di prodotti, che offre ai cosiddetti piloti "operai" gli stessi vantaggi su cui fanno affidamento altre moderne scuderie di corsa, Indy Car, Le Mans e CCA. Oggi i sistemi Hot Products Engineering sono apprezzati da team prestigiosi che corrono in serie NASCAR, American LeMans, MSA, IndyCar, World of Outlaw Sprint & Dirt Late Model, USAC, IMCA, SCORE, 600 Micro-sprint, Bonneville e AMA Motocross.

I vantaggi del preriscaldamento

I motori delle auto da corsa raggiungono il picco di potenza solo a una temperatura molto specifica. Un preriscaldatore per motore assicura che il motore si trovi sempre entro un intervallo ristretto di quella temperatura, in modo tale che la potenza massima sia disponibile sin dalla partenza. La temperatura ideale dipende in gran parte dal tipo di auto da corsa. La temperatura del motore non influenza solo le prestazioni in pista; un motore riscaldato in modo insufficiente può anche comportare guasti correlati alle basse temperature, impedendo persino al pilota di portare a termine la gara. Inoltre, l'avvio a freddo può causare una notevole usura al motore. Il preriscaldamento può far risparmiare parecchio denaro alle scuderie, riducendo l'usura del motore, permettendo di risparmiare su costosi interventi di rielaborazione ed eliminando virtualmente il rischio di costosi grippaggi a freddo dei pistoni.

Espansione termica lineare

L'unico scopo per cui è necessario far riscaldare il motore ruota attorno al concetto di espansione termica lineare. Un motore è costituito da un varietà di diversi materiali. Il pistone è costruito con certo tipo di lega di alluminio, il cilindro con un altro tipo di lega di alluminio, le fasce elastiche in ghisa o acciaio, le valvole in acciaio, acciaio inossidabile o titanio, e le guide sono realizzate in altro materiale. Una volta avviato il motore, questi componenti, durante il movimento, iniziano a riscaldarsi a causa della combustione e dell'attrito. Nessuno di questi materiali è esattamente uguali tra loro e perciò si espande o si contrae, se riscaldato o raffreddato, a velocità diversa. Questa interazione tra materiale e cambiamento di temperatura è prevedibile e lineare. Quando si avvia a freddo un motore per la prima volta, il pistone si riscalda e si espande per primo. Il calore viene trasferito dal pistone alle fasce elastiche e successivamente alla parete del cilindro. Facendo girare il motore a regimi elevati, inanellando cicli di combustione e aumentando troppo presto la frequenza di attrito, il pistone si espande molto più velocemente del cilindro. Se non vi è spazio sufficiente tra pistone e cilindro per tenere conto di questa espansione, il motore potrebbe subire il cosiddetto grippaggio a freddo. Lasciare al motore il tempo di riscaldarsi prima di iniziare a correre permette a tutti i componenti di espandersi lentamente e stabilizzarsi. Una volta che il motore è caldo, le variazioni di dimensione delle varie componenti sono meno drastiche e il rischio di danneggiare il motore è inferiore.

Un'immagine termica di un preriscaldatore che riscalda un motore da corsa da 600cc

Le immagini termiche prodotte da FLIR SC6700 mostrano in modo chiaro il modo in cui la temperatura si sviluppa gradualmente e si mantiene esattamente tra 57 °C e 99 °C.

La tecnologia su basi scientifiche portata sulle piste di drag racing

Durante un test predisposto su una pista di drag racing, è stata utilizzata una FLIR SC6700 per registrare i risultati forniti da un riscaldatore per motori da competizione Hot Head DragPro. Le immagini termiche prodotte da FLIR SC6700 mostrano in modo chiaro il modo in cui la temperatura si sviluppa gradualmente e si mantiene esattamente tra 57 °C e 99 °C. Questa configurazione non nasce dal nulla. Grazie al suo background e all'esperienza presso il National Laboratory, Pete Davis, il fondatore della Hot Products Engineering, non è nuovo alla potenza della termografia: "Avevo già utilizzato le termocamere per studiare modelli termici in un contesto di ricerca e sviluppo, quindi sapevo che questi dispositivi possono vedere cose impossibili da osservare a occhio nudo".

Così, quando Pete Davis ha aperto un'azienda per produrre sistemi di preriscaldamento per motori - un prodotto che ovviamente risolve un problema di temperatura dei suoi clienti - sapeva che la termografia sarebbe stata in grado di dimostrare ai professionisti delle corse il valore di un sistema di preriscaldamento. "Stiamo sviluppando con continuità nuovi mercati per i nostri sistemi di preriscaldamento dei motori e quindi abbiamo sempre bisogno di educare i nostri clienti sul valore dei nostri prodotti. La termografia in questo ci è di grande aiuto e facciamo grande affidamento sulle immagini che abbiamo acquisito con FLIR SC6700", continua Pete Davis. "In precedenza, fino a quando non abbiamo utilizzato la termocamera, non avevamo informazioni visive sull'efficacia dei nostri prodotti".

"Le immagini delle FLIR ci aiutano inoltre a consolidare la nostra immagine di azienda ad alta tecnologia. La Hot Products Engineering (HPE) ha sede a Pleasanton, in California, a poche colline di distanza da prestigiose università, dai National Laboratories e dalla Silicon Valley. Questo contesto svolge un ruolo importante nel permetterci di sviluppare
in modo efficiente i nostri prodotti.

Al lavoro con la FLIR SC6700

Le termocamere FLIR SC6000 Series offrono immagini ad alta velocità ed elevata risoluzione in un'unità semplice da usare, disponibile in varie configurazioni capaci di soddisfare qualsiasi applicazione scientifica e di ricerca. "Le immagini termiche della FLIR SC6700 presentano con ottimo dettaglio il progressivo aumento di calore del motore", afferma Pete Davis. "La termocamera FLIR pur essendo molto avanzata risulta comunque sufficientemente semplice da usare, e svela le sue informazioni all'utente in un batter d'occhio. Inoltre, la FLIR SC6700 offre svariate opzioni, dopo l'acquisizione dell'immagine, per visualizzare, analizzare o modificare le immagini termiche".