L'aria calda al carburatore

L'aria calda al carburatore
Nei normali carburatori a galleggiante, del tipo di quelli che equipaggiano ancora la maggior parte dei monomotori e un buon numero di bimotori dell'aviazione generale, durante il funzionamento si verificano sempre due fenomeni fisici che inducono un raffreddamento dell'aria che li attraversa.
Quando il raffreddamento è sufficiente a portare la temperatura dell'aria contemporaneamente sotto al punto di rugiada e sotto allo zero termico, l'umidità contenuta nell'aria condensa e ghiaccia, e aderisce alle pareti del carburatore e della valvola a farfalla.
Se il fenomeno si protrae nel tempo, l'accumulo di ghiaccio restringe vieppiù la sezione del condotto di aspirazione.
Il motore comincia così a perdere progressivamente potenza, finchè, quando ai cilindri non arriva più miscela in quantità sufficiente, si ferma.
Vediamo quali sono i due fenomeni che si verificano all'interno del carburatore durante il suo funzionamento.
Nel punto in cui avviene la carburazione (cioè la miscelazione a livello molecolare dell'aria con la benzina), la sezione del condotto di aspirazione si restringe e forma quella parte del carburatore che è conosciuta come tubo di Venturi.
Il restringimento del tubo di Venturi ha lo scopo di far accelerare l’aria aspirata dai pistoni e quindi di farne diminuire la pressione (per il principio di Bernoulli).
La minor pressione dell'aria serve per aspirare la benzina dalla vaschetta e per favorirne l'evaporazione, necessaria affinchè la benzina e l'aria si mescolino uniformemente.
La depressione che si forma nel tubo di Venturi, fra le altre cose, costringe l'aria a espandersi.
L'espansione dell'aria, così come quella di ogni altro gas, provoca un raffreddamento adiabatico, che è tanto maggiore quanto maggiore è la diminuzione della pressione.

Contemporaneamente all 'espansione dell'aria, avviene l'evaporazione della benzina così, come per qualunque altra sostanza, anche l'evaporazione della benzina sottrae all'ambiente nel quale avviene una grande qauntità di calore, nota come calore latente di vaporizzazione.
Il raffreddamento provocato dall'insieme dei due fenomeni può far scendere la temperatura all’interno del carburatore anche di oltre 30° centigradi rispetto alla temperatura dell'aria esterna.
Fra i vari regimi ai quali può funzionare un motore, quello più pericoloso ai fini delle formazioni di ghiaccio al carburatore è il funzionamento al minimo, o comunque alle basse potenze.
Ciò è dovuto al fatto che, quanta meno potenza eroga il motore, tanto più chiusa deve essere la valvola a farfalla nel carburatore, e quindi, tanto più stretta diventa la luce attraverso la quale è costretta a passare l'aria diretta verso i cilindri.
Trovandosi a dover attraversare una sezione più piccola, l'aria è costretta ad accelerare maggiormente, per cui la sua pressione diminuisce ancora; l'espansione conseguente fa aumentare il raffreddamento e quindi le probabilità di formazioni di ghiaccio.

La formazione del ghiaccio
Abbiamo stabilito che in un carburatore si verifica sempre e comunque una diminuzione di temperatura.
I fattori esterni, che concorrono a creare le condizioni necessarie perchè nel carburatore si possa formare ghiaccio, sono la temperatura, il punta di rugiada e l'umidità relativa dell'aria esterna.
Le probabilità di formazioni di ghiaccio al carburatore, ai diversi regimi di funzionamento del motore in planata si possono incontrare anche quando la temperatura dell'aria esterna è superiore a 90°F (+ 32°C), e quando l'umidità relativa è anche solo del 40 per cento.

Ora che abbiamo visto come si generano le formazioni di ghiaccio al carburatore, vediamo come è possibile combatterle quando si è ai comandi di un aereo equipaggiato con un motore a carburatore.
(I motori a iniezione possono essere considerati praticamente immuni dal pericolo, dato che la benzina viene iniettata direttamente a monte delle valvole di aspirazione.)
Come sappiamo, i costruttori muniscono tutti gli aerei con motore a carburatore di un comando posto in cabina che immette aria calda nel carburatore e previene o elimina le eventuali formazioni di ghiaccio.
Azionando il comando dell'aria calda, si cambia la posizione di un'apposita valvola, che va così a chiudere il normale condotto di accesso dell'aria esterna e ne apre un altro attraverso il quale passa l'aria che è stata preventivamente riscaldata in uno scambiatore di calore montato sui condotti di scarico del motore.
Gli effetti collaterali che l'invio dell'aria calda al carburatore ha sul motore sono una diminuzione della potenza e un arricchimento della miscela, entrambi dovuti al fatto che l'aria calda è meno densa di quella fredda.

Prima di passare ad analizzare come e quando usare il comando dell'aria calda al carburatore, è bene richiamare alcune raccomandazioni date ai piloti dalla casa costruttrice di motori Avco-Lycoming, tramite la sua pubblicazione tecnica Flyer (la Avco-Lycoming spartisce con la Continental il monopolio mondiale dei motori aeronautici a pistoni).
- Azionando a fondo il comando dell'aria calda al carburatore, il motore perde circa il 15% della potenza e la miscela si arricchisce.
Il ripristino della potenza può essere ottenuto con un aumento di 2 pollici della pressione di alimentazione, o di 100 giri del motore.
Applicando l'aria calda in crociera, è sempre bene rifare la correzione della miscela.
- L'uso dell'aria calda al carburatore, quando il motore eroga il 75 per cento o meno della potenza massima, può essere prolungato indefinitamente senza danno per il motore.
- L'aria calda al carburatore non va mai usata quando la temperatura esterna è al di sotto dei -30°C.
A tali temperature, l'umidita dell'aria è infatti già allo stato solido e l'uso dell'aria calda potrebbe favorirne lo scioglimento e, quindi, il successivo ricongelamento all'interno del carburatore.
- Poichè nelle scuole di volo vengono impiegati svariati tipi di aeromobili equipaggiati con diversi motori, sarebbe utile e auspicabile standardizzare l'istruzione dell'uso dell'aria calda al carburatore durante la fase di avvicinamento e di atterraggio con tutti gli aerei che impiegano motori a carburatore a galleggiante.
La Avco-Lycoming non ha perciò alcuna obiezione alla più ampia diffusione di tale standardizzazione.

L'uso dell'aria calda
Passiamo quindi a considerare l'uso dell'aria calda al carburatore nelle varie fasi del volo.
- Crociera lenta e avvicinamento per l'atterraggio.
Poichè non è sempre facile determinare se le condizioni sono o meno favorevoli alle formazioni di ghiaccio; poichè il motore non soffre applicando l'aria calda anche per periodi prolungati; poiché durante l'avvicinamento la perdita di potenza causata dall'uso dell'aria calda al carburatore non ha alcuna rilevanza: prima di ridurre la manetta per eseguire il rallentamento alla velocità di avvicinamento, tirare sempre a fondo il comando dell' aria calda al carburatore, qualunque sia la stagione dell'anno. Dato che non ci sono controindicazioni, e infatti certamente preferibile dare l'aria calda anche quando non ce ne sarebbe bisogno, piuttosto che correre il rischio di non darla quando serve.
Qualora si preveda di rimanere a lungo in volo alla velocità di avvicinamento, come a esempio durante le attese, è conveniente smagrire la miscela, ricordando però di ri-arricchirla prima dell'atterraggio, in vista di una possibile riattaccata.

Crociera normale.
Durante la crociera normale in condizioni di volo VMC, le probabilità di fare ghiaccio al carburatore sono generalmente poche; esse aumentano invece notevolmente quando si vola in condizioni IMC, specialmente in nube o in presenza di precipitazioni, allorchè l'umidità relativa dell'aria e più alta.
Anche in crociera, il concetto informatore circa l'uso dell'aria calda al carburatore è fondamentalmente lo stesso: è meglio prevenire le formazioni di ghiaccio che non doverle eliminare, col rischio di rimanere senza motore.
Quando si ritiene prudente immettere aria calda nel carburatore, a meno che a bordo non si disponga del termometro della temperatura dell'aria nel carburatore, il comando dell'aria calda va tirato a fondo. Un riscaldamento dell'aria parziale e di intensità sconosciuta potrebbe infatti favorire lo scioglimento degli aghi di ghiaccio, presenti nell'atmosfera quando la temperatura esterna è sotto zero, ma contemporaneamente non consentire di alzare la temperatura nel carburatore al valore che permette di prevenire le formazioni di ghiaccio.
E’ consigliato l'uso continuo
Quando si vola in nube o sotto la pioggia, è sempre prudente lasciare in continuazione l'aria calda al carburatore e seguire i consigli dei costruttori di motori; ripristinare la potenza e correggere la miscela. Quando invece si vola in condizioni VMC, ma si ha il dubbio che si possa fare giaccio al carburatore, è consigliabile tirare il comando dell'aria calda per una decina di secondi a intervalli di alcuni minuti e osservare il comportamento del contagiri e/o del manometro della MAP.

Se, con "aria calda tirata, si nota il tradizionale calo di potenza, significa che nel carburatore non c'e ghiaccio; se, invece, dopo un iniziale calo della potenza, si nota che i giri o la MAP aumentano, vuol dire che nel carburatore si è formato del ghiaccio: in questo caso l'aria calda va lasciata in continuazione, oppure l'operazione va eseguita con maggiore frequenza.
A volte può succedere che, tirando l'aria calda al carburatore, il motore cominci a funzionare irregolarmente o a perdere colpi.
Ciò è in genere dovuto al ghiaccio formatosi nel carburatore, che, ingerito dal motore sottoforma di acqua, ne provoca il borbottamento finchè non è stato completamente eliminato.
In questi casi bisogna resistere alla tentazione di riportare il comando dell'aria in posizione fredda finche il motore non torna a funzionare regolarmente, perchè altrimenti si tornerebbe a riempire di ghiaccio il carburatore e si rischierebbe l'arresto del motore.

- Decollo.
In decollo l'aria calda non va mai usata.
L'uso dell'aria calda quando il motore eroga la potenza di decollo, o comunque una potenza elevata, potrebbe provocare la detonazione nei cilindri.
Inoltre, con la farfalla completamente aperta, le probabilità di fare ghiaccio sono minime.

- Riattaccata e touch-and-go.
Quando si deve dare piena potenza dopo una pla¬ata con l'aria calda tirata, onde evitare che il carburatore tardi a rispondere, e quindi che il motore manchi l'erogazione della potenza, è consigliabile dare prima la manetta e subito dopo portare l'aria in posizione fredda.
La manetta deve però essere sempre portata avanti gradualmente, anche se in modo deciso.
Naturalmente non bisogna dimenticare di portare il comando dell'aria in posizione fredda, perchè altrimenti il motore potrebbe subire dei danni da detonazione e potrebbe mancare la potenza necessaria per portare felicemente a termine la riattaccata.

- Rullaggio.
Durante le operazioni al suolo, il comando dell'aria al carburatore deve sempre rimanere in posizione fredda: in tal modo l'aria, prima di giungere al motore, è costretta a passare attraverso l'apposito filtro che ne trattiene le impurità, una delle cause principali dell'usura delle parti interne dei motori.
Quando il comando è in posizione calda, l'aria giunge invece al motore senza passare per il filtro e porta con se tutte le eventuali impurità, la cui quantità è sempre maggiore al suolo che non in quota.
Ciò ovviamente non implica che non si debba fare la prova dell'aria calda al carburatore prima di andare in volo, anzi!
Se durante la prova motore alla posizione di attesa, non si nota il tradizionale calo di giri nel momento in cui si tira il comando dell'aria calda al carburatore, si deve tornare al parcheggio e consegnare l'aereo agli addetti alla manutenzione.

R.Trebbi
Volare , marzo 1987