David Gailey

L'industria degli sport motoristici è una delle più competitive al mondo oggi. Le squadre da corsa sono sempre alla ricerca anche del minimo vantaggio sulle altre squadre. Con questo mercato altamente competitivo, arriva un'enorme opportunità per i distributori di gas e i produttori di attrezzature per aiutare nello sviluppo di nuovi prodotti e/o processi per rendere le auto più veloci e i pit stop più fluidi.

Per molti anni, NASCAR, IRL, CART e altre leghe automobilistiche hanno pensato poco a migliorare le prestazioni delle attrezzature di controllo della pressione e del flusso di gas.  Recentemente, tuttavia, i team hanno iniziato a capire che questa è un'area che può produrre miglioramenti significativi nella riduzione dei tempi di pit stop e nel risparmio dei costi sulle attrezzature.

Uso del gas

Tutte le squadre utilizzano gas di saldatura (Ar, CO2) per costruire e personalizzare i telai. Oltre a questi gas di saldatura tradizionali, una quantità enorme di azoto viene utilizzata per alimentare gli strumenti pneumatici e per sospendere le auto durante i pit stop. La maggior parte delle squadre ha grandi carrelli portatili che ospitano da tre a sei bombole di azoto e le squadre hanno quasi sempre più di un carrello, così, se sorgono problemi durante una gara, un duplicato è facilmente disponibile. Considerando che ci sono centinaia di squadre professionali e migliaia di squadre amatoriali solo negli Stati Uniti, si tratta di un mercato enorme di gas e attrezzature.  E in tutto il mondo, le corse professionali sono ancora più popolari che negli Stati Uniti.

A parte i gas di saldatura, ci sono principalmente due aree di utilizzo dei gas negli sport motoristici: la rimozione dei pneumatici e i sistemi di sospensione a bordo.  Le pistole per la rimozione dei pneumatici sono di solito fatte su misura per la particolare configurazione dei pneumatici.  NASCAR e IRL, per esempio, possono non fissare le ruote allo stesso modo.  I dadi che fissano le ruote hanno una coppia molto elevata e richiedono pistole a impatto ad alta portata per essere rimossi. Le pressioni di lavoro tipiche sono nell'intervallo di 150-350 psig per queste pistole.  Per evitare restrizioni e assicurare un flusso adeguato, i tecnici devono fare attenzione a dimensionare correttamente il loro regolatore di gas compresso che alimenta queste pistole.  La portata del regolatore di alimentazione, così come i tubi e i raccordi a valle, influenzano direttamente la velocità con cui i dadi delle ruote possono essere rimossi.  Un regolatore che ha un piccolo coefficiente di flusso (Cv) sarà restrittivo e non fornirà il volume necessario di gas alla pistola, oppure, può richiedere pressioni eccessive (più di quanto la pistola sia classificata per) per raggiungere le portate necessarie per rimuovere rapidamente il dado.

I sistemi di sospensione on-board sono usati principalmente nelle corse IRL, CART e Formula 1.  Le leghe NASCAR, ARCA e Busch utilizzano cric manuali durante le soste.  Questi sistemi di sospensione a bordo usano azoto o aria compressa insieme a cilindri pneumatici o pompe per sollevare l'auto. L'obiettivo primario è quello di sollevare l'auto nel minor tempo possibile durante una sosta. Opportunamente dimensionato, un sistema di controllo del flusso di azoto può raggiungere questo obiettivo in circa 0,9 - 1,2 secondi. Le pressioni di lavoro tipiche sono 400-600 psig.  Molte squadre stanno cercando di utilizzare i regolatori di saldatura standard per questa applicazione.  I regolatori di saldatura standard sono troppo restrittivi del flusso per funzionare in modo ottimale per questa operazione e comporteranno un aumento dei tempi di fossa.

Quando si progetta un sistema di controllo della pressione e del flusso, è imperativo che ogni singolo componente sia attentamente valutato per la sua idoneità in base ai requisiti di flusso previsti.  Per gli sport motoristici, gli ingegneri dovrebbero esaminare il regolatore di gas compresso, i raccordi a connessione rapida e il tubo flessibile o il tubo utilizzato.  Quanto segue fornisce alcune linee guida generali per la scelta di questi componenti.

Regolatori di gas compresso
Molti ingegneri nel campo delle corse non riescono a dimensionare correttamente un regolatore di azoto per l'uso previsto.  Per esempio, i regolatori di saldatura standard hanno coefficienti di flusso nell'intervallo da 0,1 a 0,3.

Il flusso attraverso questi regolatori sarebbe adeguato se le pressioni di lavoro fossero superiori a 500 psig, ma la maggior parte degli strumenti pneumatici non sono classificati per pressioni così elevate. Infatti, la maggior parte delle squadre non usa più di 250 psig per le pistole a ruota. In questo caso, dovrebbero essere usati regolatori con una gamma di uscita di 400-500 psig.  Questo permetterà le regolazioni dovute alle cadute di pressione attraverso i raccordi e i tubi.

Gli ingegneri dovrebbero usare regolatori per gas compressi con un Cv non inferiore a 0,5.  La maggior parte dei produttori di regolatori pubblicano le informazioni Cv nei loro cataloghi di prodotto o, in caso contrario, queste informazioni sarebbero facilmente disponibili contattando il produttore.  Inoltre, cercare i regolatori con porte di uscita più grandi di ¼" NPT.

Molte volte un regolatore può avere una capacità di flusso adeguata, ma il raccordo di uscita è troppo restrittivo.  Dovrebbero essere usati raccordi di uscita di almeno 3/8" NPT, Schedule 80.  I raccordi Schedule 40 possono essere usati se non si superano le pressioni di lavoro del raccordo.

Non fate l'errore di usare regolatori a pistone per applicazioni motorsport. Gli ingegneri dovrebbero sempre usare regolatori a diaframma per pressioni inferiori a 1000 psig, in particolare nelle applicazioni in cui sono necessarie alte portate a pressioni relativamente basse. I regolatori a pistone hanno un Cv basso e una regolazione del flusso molto scarsa.  Questo si traduce comunemente in grandi cambiamenti nella portata se si verificano piccoli cambiamenti nella pressione di uscita del regolatore.  Inoltre, il flusso diminuisce, al decadere della pressione del cilindro, più rapidamente dei regolatori a diaframma.

Raccordi a connessione rapida
Basta un solo anello debole per interrompere le prestazioni di un sistema di controllo del flusso.  Il vostro regolatore può essere in grado di dividere il Mar Rosso, ma se il raccordo a connessione rapida non è dimensionato correttamente, non avrete una portata adeguata.  I raccordi a innesto rapido sono molto importanti per le squadre da corsa a causa della necessità di passare rapidamente da una configurazione all'altra.  Ci sono letteralmente migliaia di questi raccordi sul mercato. È estremamente importante scegliere un raccordo rapido con un Cv più grande del regolatore per assicurarsi che non limiti il flusso del regolatore.  La maggior parte delle squadre usa connettori con un Cv di almeno 1.0.  I raccordi di queste dimensioni avranno in genere raccordi per tubi da 3/8" o ½".

Dimensione del tubo flessibile/tubo
Allo stesso modo, il tubo usato deve essere sovradimensionato per assicurare che non sia restrittivo del flusso. Qualche considerazione deve essere data alla lunghezza del tubo flessibile o del tubo. Un tubo con diametro interno minimo di ½" dovrebbe essere usato se la lunghezza è di 12 piedi o meno. Se i tubi devono essere più lunghi, sarebbe consigliabile un tubo da 1" di diametro interno.  Inoltre, una caduta di pressione si verificherà normalmente attraverso una data lunghezza di tubo, quindi questo può essere necessario per essere preso in considerazione nell'impostazione delle pressioni di lavoro.

Se queste linee guida generali vengono seguite, le squadre da corsa possono realizzare prestazioni ottimali con le loro attrezzature di controllo della pressione e del flusso.  Diverse squadre da corsa Cart, IRL e NASCAR hanno già riprogettato le loro attrezzature e stanno raccogliendo i benefici di un sistema di azoto correttamente progettato in tempi di sosta ai box più brevi. Questa non è una vittoria da poco perché, in questo settore, 1 secondo a 200 mph ti porta 293 piedi più vicino alla bandiera a scacchi.

David Gailey è il responsabile dei prodotti speciali per Harris Products Group, A Lincoln Electric Co. Lavora per Harris da 27 anni ed è stato presidente del comitato CGA Industrial Gas Apparatus.