Modello semi-empirico del deterioramento dell'olio motore in motori a combustione interna alimentati a biomassa

I motori a combustione interna sono una tipologia di impianto largamente diffusa per la cogenerazione e lo studio del loro deterioramento è tema di molte pubblicazioni. Anche l’alimentazione a biomassa di tali motori è oggetto di una letteratura piuttosto vasta, sebbene essa sia più che altro incentrata sul confronto tra le prestazioni in caso di utilizzo di fonti tradizionali e quelle con oli vegetali o biogas. Risulta difficile, invece, trovare studi sul deterioramento nel caso specifico di motore a biomassa (es. olio vegetale, biogas, ecc.), nonostante l’utilizzo di quest’ultima comporti spesso un significativo aumento della velocità di deterioramento del motore e di degradazione dell’olio lubrificante con conseguente aumento di interventi e costi di manutenzione ordinaria e straordinaria. Come si evince da analisi dell’olio motore usato, infatti, questo viene contaminato dai residui della combustione, dai fumi e da una certa quantità di olio vegetale che, rimasto incombusto, trafila attraverso gli spazi tra cilindro e pistone e finisce nella coppa, dove accelera il processo di ossidazione dell’olio lubrificante. In questo lavoro si sviluppa un modello semi-empirico per la previsione del deterioramento dell’olio lubrificante, in motori cogenerativi, riconducibile al trafilamento di olio vegetale. Questo modello si propone come strumento utile in sede di programmazione della manutenzione. Contestualmente, si è scelto di fornire una panoramica su tutto ciò che potesse risultare utile a comprendere il contesto in cui tale modello è stato concepito: è stata inserita una descrizione essenziale del funzionamento dei motori a combustione interna e sono stati sintetizzati vari studi che rendono l’idea di quali siano i principali meccanismi di deterioramento e quali gli approcci usati per il loro studio; successivamente è stata presentata una trattazione delle caratteristiche degli oli vegetali e del biogas, nonché delle criticità legate al loro utilizzo in motori a combustione interna. In particolare, si è visto come l’alta viscosità degli oli vegetali comporti sovente la necessità di sottoporli ad un preriscaldamento. Partendo dall’evidenza di una correlazione tra la temperatura di preriscaldamento e lo stato di ossidazione dell’olio motore, è stato sviluppato un modello semi-empirico in due versioni: una prima, volta ad esprimere il legame suddetto, che presenta un coefficiente di correlazione di 0.63 e che può essere considerata utile per una programmazione indicativa della sostituzione del lubrificante, senza pretesa di accuratezza sulle previsioni ottenute; una seconda che si avvale, come parametro in ingresso, della temperatura dei gas esausti. I risultati di quest’ultima sono in correlazione con i dati delle analisi dell’olio motore con un coefficiente di 0.81. Un uso efficacie del modello può consistere nell’utilizzo di questa seconda versione per aggiornare, in fase di funzionamento del motore, la programmazione provvisoriamente definita con la prima.