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Miscela per i motori glow .pdf



Nome del file originale: Miscela per i motori glow.pdf
Titolo: Miscela per i motori glow
Autore: marco

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COSA C’E’ NELLA MISCELA?

Ciò che distingue i nostri piccoli motori a scoppio e li rende unici
rispetto ai cugini che bruciano benzina, è proprio il tipo di carburante
con cui li alimentiamo, una mistura fatta di sostanze di cui tutti
conosciamo i nomi, ma di cui spesso ignoriamo le proprietà e il modo di
interagire con il motore.
Non voglio entrare nei dettagli sul come si fa la miscela, su quali siano
le proporzioni ottimali; ognuno in fondo ha la propria “formula
segreta” o la sua marca preferita. Penso invece sia interessante dare
qualche cenno sui componenti con cui è fatta e svelare il perché i
nostri piccoli amati motori usano questa particolarissimo blend.

Il metanolo
Il metanolo è un liquido trasparente, quasi inodore, velenosissimo, altamente infiammabile e
instabile. Quando brucia produce una fiamma azzurra molto pallida, quasi invisibile alla luce del
giorno.
Il metanolo (CH3OH, alcool metilico, o spirito di legno), è il più semplice degli alcoli, ed è il
primo prodotto dell’ossidazione del metano (CH4). Una ulteriore ossidazione produce la
formaldeide, la successiva porta all’acido formico, e l’ultima all’anidride carbonica e acqua;
ultima perché non si può bruciare l’acqua! Tutti questi elementi sono via via presenti durante
ogni singolo ciclo di combustione che, sprigionando energia sottoforma di calore, fa funzionare il
nostro motore.
Nella composizione della miscela, il metanolo è al tempo stesso il combustibile vero e proprio e
il solvente per le altre sostanze. Ci sono due ragioni per cui nei nostri motori viene usato il
metanolo invece della “senza piombo” del benzinaio sotto casa. La prima è che il metanolo si
comporta come un carburante ad altissimo numero di ottani; può infatti sopportare compressioni
molto elevate senza detonare prematuramente e, nonostante contenga meno energia per unità
di peso rispetto alla benzina, richiede meno ossigeno per una completa combustione (rapporto
stechiometrico). Infatti, la molecola del metanolo (CH3OH) contiene un atomo di ossigeno che
viene usato durante la combustione, al contrario della benzina (ottano: C8H18) che essendo un
idrocarburo puro, non fornisce alcun apporto di ossigeno alla combustione, deve provenire tutto
dall’esterno.

Ora, tenendo presente che la quantità di aria (ossigeno) che il motore riesce ad aspirare è
limitata dalla sua cilindrata (un 10cc riuscirà ad aspirare tutt’al più 10cc, appunto…), il motore
glow può bruciare più carburante per ciclo rispetto al cugino a benzina. Il risultato è una
maggiore potenza a parità di cilindrata.
Nella tabella qui sotto che confronta l’energia in Kilo-Joule di vari carburanti con il fabbisogno
di ossigeno, possiamo vedere che, a conti fatti, il metanolo è decisamente più performante della
benzina.
Carburante

KJoule / Kg carburante

Kg carburante / Kg aria

KJoule / Kg aria

(rapporto stechiometrico)
Benzina

48.274

0,066

3.186

Etanolo

29.962

0,111

3.325

Metanolo

22.905

0,156

3.573

Nitrometano

12.097

0,588

7.113

Il secondo, e principale, motivo per cui usiamo il metanolo va ricercato nel funzionamento del
motore glow. Glow perché da qualche parte troviamo un filamento che contiene del platino, il
quale agisce da catalizzatore nella reazione chimica di ossidazione del metanolo da parte
dell’ossigeno; reazione che è alla base della combustione. I catalizzatori sono delle sostanze che
velocizzano, o comunque favoriscono una reazione chimica senza consumarsi nella reazione
stessa. Il platino fa esattamente questo: la sua struttura atomica fa sì che le molecole di
metanolo e di ossigeno si “attacchino” provvisoriamente reagendo più facilmente tra di loro.
L’effetto catalitico è tuttavia molto blando, per questo il filamento va portato all’incandescenza
affinché la catalisi abbia luogo. Solo così il nostro piccolo motore potrà avviarsi! Sarà poi
l’inerzia termica del metallo e il susseguirsi dei cicli di combustione a tenere il filamento acceso
tra un ciclo e l’altro.
Due cose importantissime da sapere sul metanolo. È estremamente volatile e instabile, meglio
maneggiarlo in ambienti ben aerati. È igroscopico, cioè attira, cattura e trattiene le molecole di
acqua presenti nell’aria (umidità) esattamente come i chicchi di riso nel salino da tavola. Questa
è una della cause, di ossidazioni nel motore.
Tenete i recipienti ben chiusi e al buio!

Il nitrometano
Ma allora come fa il nitrometano ad aumentare la potenza
del motore? Guardando la tabella di prima ci accorgiamo
che, confrontato con il metanolo, il nitrometano può
sviluppare il doppio della potenza a parità di aria
nonostante produca meno energia per unità di peso. Come
per il metanolo, questo è dovuto alla composizione della
sua molecola (CH3NO2) che porta due atomi di ossigeno (il
metanolo ha uno solo).
La sua presenza nella miscela fornisce ossigeno in aggiunta
a

quello

presente

nell’aria;

rende

più

violenta

la

combustione e causa un aumento nella temperatura di esercizio del motore, quindi un aumento
di potenza. È facile poi capire perché il nitro stabilizza tantissimo il minimo dei motori,
soprattutto dei quattro tempi dove il filamento della candela deve restare incandescente tra un
ciclo e l’altro.
Per le esigenze del modellista del fine settimana, è sufficiente una miscela con percentuali di
nitro che vanno dal 5 al 15%, ma si possono trovare miscele con percentuali di nitrometano che
arrivano addirittura al 30%! Non possiamo però aumentare all’infinito, ovvero al 100% la quantità
di nitro. Sostituendo completamente il metanolo con la nitro, il motore non si accenderebbe
proprio perché l’effetto catalitico del filamento in platino funziona con il metanolo e non con il
nitrometano. La combustione è garantita fino al 60-65% di nitro e con almeno un 20% di
metanolo. Carburanti con maggiori quantità di nitro richiedono un sistema di accensione a
scintilla, lo stesso dei motori a benzina. Pensate che gli americani usano nei loro dragsters dei
carburanti con il 95% di nitrometano, roba che fa letteralmente sputare 6.000hp al povero
motore Chrysler 8 cilindri progettato per erogarne a malapena (si fa per dire..) 360. Il consumo è
di circa 3,8 litri al secondo che equivale a circa due cucchiaini da caffè di carburante per ogni
ciclo in ogni cilindro! E le fiammate? La velocità di combustione del nitrometano è decisamente
più lenta rispetto ad altri carburanti, di conseguenza non basta la durata di un ciclo affinché sia
completamente
durante

il

combusto.

ciclo

di

Viene

scarico

quindi

ancora

in

espulso
piena

combustione.
Contrariamente a quanto si pensa, il nitrometano è
molto meno volatile e infiammabile rispetto al
metanolo o alla benzina. Questo però non ci esonera
dal maneggiarlo con estrema cautela visto che si

tratta comunque di una sostanza infiammabile e maledettamente detonante.
Una cosa che non tutti sanno: il nitrometano è IL solvente per i cianoacrilati.

Lubrificazione
La funzione di un lubrificante è ridurre l’attrito,
l’abrasione e il riscaldamento dovuto alla frizione tra
due materiali a contatto tra loro assicurando così una
certa longevità al nostro motore.
Il lubrificante più classico nel modellismo è sicuramente
l’olio di ricino, un olio vegetale ricavato dal seme della
pianta del ricino, nota agli anglofoni come “castor”. Gli
anglosassoni chiamano l’olio di con “CASTROL”) ricino
“castor oil” (da non confondere, oppure “benoil” per la
sua somiglianza fonetica con “beans” (fagioli) visto che i
semi del ricino assomigliano proprio ai dei fagioli. La

L’olio di ricino viene estratto dei semi del ricino
(ricinus comunis), che assomigliano vagamente a dei
fagioli. Forse il modellista più intraprendente
seminerà un paio di piante sul balcone per farsi il
proprio olio!

formula chimica dell’olio di ricino è C11H10O10; è viscoso,
di colore giallo paglierino, ha circa lo stesso peso specifico dell’acqua, e veniva usato in passato
come potente lassativo (e non solo…). Per quello che interessa a noi modellisti, possiamo
affermare che ha un potere lubrificante fuori dal comune e una elevatissima resistenza al
calore. Il coefficiente di attrito di acciaio su acciaio lubrificati con olio di ricino è 0,095 (il
coefficiente di attrito di ghiaccio su ghiaccio va da 0,05 a 0,15). Nessun altro olio ci da un
coefficiente di attrito così basso.
Nonostante l’olio di ricino per uso modellistico venga degommato con processi di raffinazione,
non lo sarà mai completamente. Le tracce di gomma lasciano nel motore dei depositi carboniosi
molto ostici da togliere, soprattutto nei quattro tempi dove tendono a incrostare i condotti di
scarico e le sedi delle valvole. Inoltre, se l’olio di ricino viene lasciato esposto all’aria, tende a
polimerizzare diventando un composto catramoso molto duro.
Nei motori quattro tempi, si predilige una lubrificazione mista, ricino e sintetico, o addirittura
tutta sintetica per evitare i problemi appena descritti, anche se è noto che l’olio sintetico ha
meno potere lubrificante rispetto al ricino.
L’olio sintetico può avere una base sia minerale, sia vegetale, le cui molecole vengono poi
elaborate chimicamente per assicurare prestazioni superiori in termini di tenuta alla
temperature, pressione e sollecitazioni.

Quando si va a comprare l’olio di ricino non si può sbagliare: quello è. Non è così per l’olio
sintetico, infatti la principale difficoltà nella scelta è che ne esistono decine di tipi diversi,
ognuno con caratteristiche differenti (viscosità, punto di fumo, punto di congelamento,
gradazione, ecc…) e per applicazioni diverse. Diventa davvero difficile orientarsi e capire quale
olio può fare al caso nostro. Esistono però oli sintetici molto performanti, come il Klotz KL-198 o
il KL-200 che sono formulati specificamente per uso modellistico. Questi sono delle ottime
alternative all’olio di ricino, ma differiscono per la viscosità.
La tabella qui sotto riassume le caratteristiche principali dei tre oli in uso nei motori
modellistici.
Olio

Viscosità

Flash point

Punto di congelamento.

Ricino degommato

15,7 cSt

290°C

-22°C

Sintetico KL-200

23,3 cSt

238°C

-26°C

Sintetico KL-198

10,9 cSt

215°C

-33°C

Salta subito all’occhio l’elevato flash point (punto di fumo) dell’olio di ricino, il che spiega la
maggiore tenuta al calore di questo. Per ottenere invece una viscosità simile a quella dell’olio di
ricino, conviene mettere in parti uguali i due sintetici elencati.
Può anche essere efficace fare un blend di olio sintetico e di olio di ricino, i due sono solubili
l’uno nell’altro senza nessuna controindicazione. È stato infatti riscontrato che l’aggiunta
dell’olio sintetico riduce la polimerizzazione del ricino a contatto con l’aria, quindi i depositi
catramosi all’interno del motore. Vengono ridotti
anche i residui carboniosi, ma solo per il fatto che la
quantità di olio di ricino è minore. La proporzione più
comune è 2/3 sintetico e 1/3 ricino.
Tornando invece a quello che succede nel nostro
motore, un 7-10% di olio nella miscela sarebbe più che
sufficiente per lubrificarlo efficacemente, tuttavia si
porta la quantità di olio tra il 15 e il 20% in modo che
Le ultime serie di OS 4 tempi hanno un tubicino di
recupero dell’olio che ributta nel condotto di
aspirazione l’olio in accesso nel carter invece di
sfogarlo fuori. Per questi motori il costruttore
acconsente ad utilizzare miscele “dimagrite”
addirittura fino al 16% di olio.

questo agisca anche da agente raffreddante. L’olio in
eccesso non partecipa alla combustione ma viene
semplicemente pompato attraverso il motore dove si
riscalda per poi essere espulso dallo scarico.

Altri additivi
La maggior parte dei carburanti per moti glow contengono anticorrosivi; lo stesso metanolo puro
venduto per uso modellistico, ne contiene già uno 0,5% circa. Sono presenti in piccolissime
quantità perché è noto che interferiscono con la combustione. Non sono però riuscito a trovare
da nessuna parte quanto questi additivi siano efficaci e da cosa sono composti.
Ho invece trovato una interessante discussione in cui si decantano le doti dell’aggiunta di un 3%
di acetone nella miscela per aiutare l’accensione a freddo grazie alla sua estrema volatilità. Gli
stessi sostengono che l’acetone sia di aiuto nel contenere il ritorno di fiamma nei quattro tempi
e “nell’aggiustare” la miscela che ha preso troppa umidità. Non solo: ho anche trovato chi
sostiene che l’acetone aiuti l’olio e il nitro a sciogliersi nel metanolo (no comment…). Sembra
che l’acetone sia la panacea per tutti i mali, ma altre campane dicono che sia dannosissimo per
il motore. Io non lo uso.

Lavaggio
Alcune componenti della miscela interagiscono molto malamente con i nostri amati motori. In
particolare, l’olio di ricino polimerizzando a contatto con l’aria imbratta di quella pece schifosa
cuscinetti, bronzine, spinotto del pistone, sede della fascia elastica e carburatore. Il
nitrometano invece è altamente corrosivo e a lungo andare lascia della macchie scure e ruvide
sull’alluminio.
La soluzione ottimale sarebbe lavare il motore al termine di ogni giornata di volo, ma pochi
hanno tempo e voglia di farlo. Sarebbe sufficiente lavarlo qualora si preveda di non usare il
motore per lunghi periodi.
In alternativa, si può preparare una miscela apposta per il lavaggio formulandola con solo
metanolo e olio sintetico. Basterebbe fare girare il motore per qualche minuto con questa
miscela, magari aprendo di un giro lo spillo in modo che giri molto grasso, quasi come durante il
rodaggio. Il metanolo incombusto fa da solvente per il nitrometano, mentre l’olio sintetico
diventa il solvente del ricino. Una volta spento il motore, lo si fa girare con il carburatore tutto
aperto per fare evaporare il metanolo presente all’interno.

Buoni voli!


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