La guarnizione della testata: un componente cruciale del motore

Agli albori dell’industria automobilistica, il blocco motore era un monolite. Tuttavia, divenne presto divenne  evidente che sarebbe stato impossibile effettuare una facile manutenzione e assistenza senza separare la testata del cilindro dal basamento. Questo, però, creava a sua volta un problema di mantenimento della tenuta, non facile da risolvere.

Tuttavia, il concetto di separazione tra testata e basamento ha dimostrato di funzionare e questo è in gran parte dovuto all’elemento di cui leggerete nell’articolo di oggi.

Definizione

Come accennato in premessa, la guarnizione della testata nei motori a combustione interna garantisce una perfetta tenuta tra il monoblocco e la testata o le testate. Il plurale è, ovviamente, significativo, poiché i motori “V” e “boxer” hanno tipicamente una testata separata su ciascun lato, e quindi anche guarnizioni separate.

La guarnizione svolge fondamentalmente due compiti. La combustione avviene nella testata, quindi è estremamente importante che la guarnizione non rilasci gas compressi, che altrimenti impedirebbero il corretto funzionamento del motore.

La guarnizione impedisce inoltre l’ingresso di refrigerante o olio motore nei cilindri. Una guarnizione della testata che perde può causare il comportamento anomalo e/o il surriscaldamento del motore. Tratteremo questo argomento in modo più dettagliato più avanti nell’articolo.

In un motore a combustione interna raffreddato ad acqua, tre sostanze circolano tra il blocco motore e la testata:

• Gas di scarico (miscela aria-carburante insatura e gas di scarico)
• Refrigerante a base d’acqua in canali forati a tale scopo
• Olio lubrificante

Per il corretto funzionamento del motore, è necessario che nessuna di queste sostanze perda o diminusica la pressione nella giunzione tra monoblocco e testata. La guarnizione della testata è la guarnizione che impedisce queste perdite e perdite di pressione.

Tipi di guarnizioni della testata

Acciaio multistrato (MLS): la maggior parte dei motori attualmente in produzione è dotata di guarnizioni MLS. Sono costituiti da due a cinque (solitamente tre) strati sottili di acciaio, interfogliati con un elastomero. Le superfici di contatto sono generalmente rivestite con un rivestimento simile alla gomma come il Viton, che aderisce al blocco motore e alla testata, mentre gli strati interni sono ottimizzati per la flessibilità.

Foglio di rame: il foglio di rame di solito richiede una guarnizione speciale chiamata O-ring, in cui un pezzo di filo viene posato attorno al perimetro dei cilindri per mordere il rame. Solitamente, queste guarnizioni sono molto resistenti.

Composito: un design più vecchio che è più soggetto a perdite rispetto ai modelli più recenti. Le guarnizioni composite sono tradizionalmente realizzate in amianto o grafite, ma le guarnizioni in amianto stanno diventando meno comuni a causa dei rischi per la salute.

Elastomerico: questo tipo utilizza una piastra in acciaio con sfere in gomma siliconica estrusa per sigillare i passaggi dell’olio e del refrigerante. I fori sono sigillati in modo più tradizionale con anelli di acciaio laminati. Questo tipo di guarnizione è stato utilizzato nei motori della serie Rover K.

Guarnizioni O-ring: queste guarnizioni sono solitamente realizzate in acciaio o rame. Sono riutilizzabili e forniscono la massima pressione se utilizzate tra superfici piane opportunamente preparate, poiché la loro superficie è molto più piccola rispetto ad altri tipi di guarnizioni.

Possibili guasti

Una perdita dalla guarnizione della testata, spesso indicata come “guarnizione della testata bruciata”, può causare perdite di refrigerante, gas di scarico o entrambi.

Il fumo blu dallo scarico indica che l’olio in eccesso sta entrando nelle camere di combustione (sebbene ci siano altre cause oltre alle guarnizioni della testata). Il fumo bianco dallo scarico indica che il refrigerante entra nella camera di combustione.

Le guarnizioni della testata sono divise in esterne e interne. Le perdite esterne si verificano quando l’olio o il refrigerante fuoriesce dal motore, di solito dal basso.

La perdita interna si verifica quando i fluidi entrano in un altro circuito, il che può provocare la miscelazione del refrigerante con l’olio. Un segno potrebbe essere la presenza di schiuma nel vaso di espansione del liquido di raffreddamento.

La perdita di refrigerante nel sistema dell’olio può causare una sostanza simile a un frappè nell’olio, che si vede spesso sull’astina di livello o sul tappo di riempimento dell’olio. Tuttavia, la presenza di questa sostanza non è una prova inequivocabile di danni alla guarnizione della testata, poiché l’olio può mescolarsi con il liquido di raffreddamento in modo diverso. È anche possibile danneggiare la guarnizione in modo tale che l’olio non entri in contatto con il liquido di raffreddamento. Pertanto, è impossibile determinare chiaramente le condizioni della guarnizione della testata esaminando l’olio.

Perdita di refrigerante

Se il refrigerante entra nel cilindro, la miscela aria/carburante non brucerà correttamente, la potenza del motore diminuirà e spesso dallo scarico verrà emesso vapore (fumo bianco). Questo vapore può danneggiare il catalizzatore. Se una quantità molto elevata di refrigerante fuoriesce dai cilindri, il motore potrebbe ingolfarsi e causare seri danni al motore.

Perdite di gas di scarico

Quando i gas di scarico lasciano il cilindro, la pressione diminuisce, causando una perdita di potenza  o un funzionamento irregolare del motore. L’ingresso di gas di scarico nel sistema di raffreddamento riduce l’efficienza del sistema di raffreddamento e può causare il surriscaldamento del motore. In altri casi, i gas possono entrare nei piccoli spazi tra la guarnizione e la testata o il blocco motore, per poi essere rilasciati nell’atmosfera quando il motore viene spento.

Questi gas entrano quindi nel refrigerante, creando bolle d’aria. Occasionalmente, le bolle d’aria possono rimanere intrappolate nel termostato del liquido di raffreddamento del motore, facendolo rimanere chiuso, provocando surriscaldamento e, di conseguenza, fori più grandi tra la guarnizione e il motore.

Diagnostica e riparazione

I metodi comuni per testare una perdita della guarnizione della testata sono un test di compressione con un manometro, il test di tenuta utilizzando un fluido di prova o un test chimico che identifica gli idrocarburi nel liquido di raffreddamento.

Il costo della parte di ricambio (la stessa guarnizione della testata) è generalmente relativamente basso, tanto più costoso è il processo di sostituzione, che è associato a costi di manodopera elevati. Tuttavia, il processo di sostituzione è costoso a causa dei elevati costi di manodopera associati alla rimozione e sostituzione della testata del cilindro, che richiede molto tempo. A ciò si aggiunge il fatto che anche i bulloni della testata devono essere sostituiti con altri nuovi.

Fonte:

https://www.kia.com/dm/discover-kia/ask/what-is-a-head-gasket-in-a-car.html

https://www.felpro.com/gaskets-101/signs-of-a-blown-head-gasket.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Head_gasket

https://en.wikipedia.org/wiki/Head_gasket#/media/File:Head_gasket_on_block.jpg

https://en.wikipedia.org/wiki/Head_gasket#/media/File:Damaged_head_gasket.jpg