Introduzione

Prima dell’avviamento, i motori diesel marini vengono generalmente preriscaldati per portarli a una temperatura adeguata al funzionamento. Questa operazione è particolarmente importante quando il motore è rimasto fermo per molte ore, come avviene durante la permanenza della nave in porto.
Ma perché è necessario preriscaldare il motore?

Non sarebbe sufficiente avviarlo e lasciare che raggiunga gradualmente la temperatura di esercizio?
Per rispondere a questa domanda bisogna considerare che un motore diesel è costituito da numerosi componenti metallici che, durante il funzionamento, sono sottoposti a elevate temperature e a importanti sollecitazioni meccaniche.
Il preriscaldamento serve soprattutto a preparare termicamente il motore all’avviamento, riducendo le sollecitazioni e i rischi che potrebbero derivare da un rapido riscaldamento dei suoi componenti.

Le dilatazioni termiche dei componenti del motore

Uno dei motivi principali per cui si preriscalda un motore diesel marino è quello di ridurre le differenze di temperatura tra i suoi componenti durante le prime fasi di funzionamento.
Come sappiamo, quando un materiale metallico viene riscaldato, tende a dilatarsi, cioè ad aumentare le proprie dimensioni. All’interno di un motore diesel, componenti come pistoni, camicie dei cilindri e testate sono realizzati con materiali differenti e, durante il funzionamento, raggiungono temperature diverse.
Se il motore viene avviato completamente freddo, le superfici direttamente esposte ai gas della combustione si riscaldano rapidamente, mentre le parti più esterne e le strutture metalliche di maggiore massa impiegano più tempo ad aumentare la propria temperatura.
Questo riscaldamento non uniforme provoca dilatazioni differenti tra le varie parti del motore, generando tensioni termiche che, se eccessive, possono favorire deformazioni, cricche e danneggiamenti dei componenti.
Il preriscaldamento permette di innalzare gradualmente la temperatura delle strutture del motore prima dell’avviamento, riducendo gli sbalzi termici e le sollecitazioni che ne derivano.

Il mantenimento dei corretti giochi meccanici

Un altro motivo importante del preriscaldamento riguarda i giochi esistenti tra i componenti del motore, in particolare tra il pistone e la camicia del cilindro.
Durante il funzionamento, il pistone è direttamente esposto alle elevate temperature della combustione e tende a riscaldarsi più rapidamente della camicia, che viene raffreddata dall’acqua in circolazione.
Poiché il pistone e la camicia si dilatano in modo differente, il gioco tra le due superfici può variare durante il riscaldamento del motore.
Se il motore viene avviato completamente freddo, la differenza di temperatura che si sviluppa rapidamente tra questi componenti può provocare una temporanea riduzione del gioco disponibile. In condizioni sfavorevoli, questo fenomeno può aumentare il rischio di contatto metallico, usura e grippaggio.
Il preriscaldamento contribuisce a ridurre queste differenze iniziali di temperatura, favorendo condizioni più regolari durante le prime fasi di funzionamento.
È importante comprendere che il preriscaldamento non serve a eliminare le dilatazioni termiche, ma a limitarne gli effetti sfavorevoli durante il passaggio dalla condizione di arresto a quella di esercizio.

Il preriscaldamento e la lubrificazione del motore

Il preriscaldamento del motore diesel marino viene normalmente effettuato facendo circolare acqua dolce riscaldata attraverso il circuito di raffreddamento. Questo sistema permette di mantenere calde le strutture del motore anche quando la macchina è ferma.
L’olio lubrificante, invece, non viene necessariamente riscaldato dallo stesso circuito. In alcuni impianti, durante la sosta del motore, il depuratore dell’olio può rimanere in funzione. L’olio viene prelevato dal serbatoio di circolazione, attraversa il riscaldatore del depuratore e, dopo la separazione delle impurità, ritorna nel serbatoio, contribuendo così a mantenerne la temperatura.
Prima dell’avviamento è comunque necessario assicurarsi che il circuito di lubrificazione sia nelle condizioni previste dal costruttore, verificando in particolare la corretta circolazione dell’olio e la pressione di prelubrificazione, quando prevista.

Il preriscaldamento e la combustione

Il preriscaldamento del motore diesel marino contribuisce anche a migliorare le condizioni della combustione durante l’avviamento.
Come sappiamo, nel motore diesel il combustibile si accende spontaneamente quando viene iniettato nell’aria che, durante la fase di compressione, ha raggiunto una temperatura sufficientemente elevata.
Quando il motore è freddo, una parte del calore sviluppato durante la compressione viene ceduta alle pareti del cilindro e alla testata, che si trovano a una temperatura relativamente bassa. Questo può rendere meno favorevoli le condizioni per l’autoaccensione del combustibile, soprattutto durante i primi cicli di funzionamento.
Mantenendo il motore preriscaldato, si riducono queste perdite iniziali di calore, favorendo un’accensione più regolare del combustibile e un avviamento più affidabile.
È importante ricordare, tuttavia, che nei grandi motori diesel marini il preriscaldamento viene effettuato principalmente per limitare le sollecitazioni termiche e proteggere i componenti meccanici, non soltanto per facilitare la combustione.

Il preriscaldamento e la formazione di condensa

Un altro vantaggio del preriscaldamento riguarda la riduzione del rischio di formazione di condensa all’interno del motore durante i periodi di arresto.
Quando il motore rimane fermo per molte ore, le sue strutture metalliche tendono progressivamente a raffreddarsi. Se la temperatura di alcune superfici scende al di sotto del punto di rugiada dell’aria presente al loro interno, l’umidità può condensare e depositarsi sulle superfici metalliche.
La presenza di acqua, soprattutto quando entra in contatto con residui della combustione, può favorire fenomeni di corrosione sulle camicie dei cilindri e su altri componenti.
Mantenere il motore a una temperatura adeguata attraverso la circolazione dell’acqua dolce riscaldata contribuisce a limitare queste condizioni, riducendo il rischio di condensazione durante la sosta.
Il preriscaldamento, quindi, oltre a preparare il motore all’avviamento, contribuisce anche alla protezione delle sue superfici interne durante i periodi di inattività.

Come viene effettuato il preriscaldamento del motore a bordo?

Nei motori diesel marini, il preriscaldamento viene normalmente effettuato attraverso il circuito dell’acqua dolce di raffreddamento, comunemente chiamato Jacket Cooling Water System.
Quando il motore principale è fermo, una piccola pompa ausiliaria mantiene l’acqua in circolazione attraverso un apposito riscaldatore e le intercapedini di raffreddamento del motore. L’acqua, attraversando le camicie dei cilindri, le testate e gli altri componenti interessati dal circuito, cede gradualmente calore alle strutture metalliche.
Il riscaldatore può essere alimentato elettricamente oppure utilizzare il vapore o l’acqua calda proveniente da altri impianti di bordo, secondo la configurazione della nave.
La circolazione continua permette di distribuire il calore in modo relativamente uniforme e di mantenere il motore a una temperatura adeguata anche durante lunghe soste in porto.
La temperatura dell’acqua viene controllata mediante un termostato o un sistema automatico di regolazione, che interviene sul riscaldatore per mantenerla entro i valori previsti.
In questo modo, il motore principale rimane termicamente preparato all’avviamento anche quando è completamente fermo.

Cosa portarsi a bordo

Il preriscaldamento del motore diesel marino non deve essere considerato una semplice operazione preliminare all’avviamento, ma una precauzione importante per preservare l’integrità dei suoi componenti.
Quando il motore è fermo, il sistema di preriscaldamento permette di mantenere le strutture metalliche a una temperatura adeguata, limitando le differenze termiche che si svilupperebbero durante le prime fasi di funzionamento.
Per chi lavora in sala macchine, è importante comprendere che il corretto funzionamento del sistema di preriscaldamento fa parte della preparazione del motore all’avviamento. Non è sufficiente verificare che il riscaldatore sia in funzione: bisogna accertarsi che l’acqua circoli correttamente e che il motore abbia raggiunto le condizioni termiche previste dal costruttore.