Articoli | 06 Settembre 2002 | Autore: Marco Krivacek

Quanta tecnologia dietro ai sistemi di scarico
La presenza nell'aria di polveri sottili, residuati di idrocarburi del diametro di 0,05 micron, nuoce gravemente alla nostra salute. I veicoli sono responsabili per il 78% di tali particelle inquinanti, perciò non vi è ombra di dubbio che le Case auto debbano risolvere questo problema. Gli sforzi fatti e gli investimenti economici sono stati a oggi elevatissimi e sebbene per il momento proseguiamo a viaggiare principalmente a benzina o gasolio e continuiamo a inquinare, alcuni progetti alternativi sono in essere e si può ipotizzare che nel giro di qualche anno molte cose possano cambiare. Se sul fronte auto elettriche non si riesce a giungere a costi industriali e quindi a prezzi finali accettabili (nel 2001 in Italia sono state immatricolate solo 143 auto elettriche!) restano valide speranze per l'alimentazione a idrogeno e per le celle a combustibile. Per il momento la soluzione intermedia e già pronta e si chiama alimentazione ibrida: auto con due motori, il primo a benzina che serve ad alimentare il secondo elettrico ogni volta che questo termina la propria autonomia. L'unico vero difetto anche in questo caso è rappresentato da costi sempre troppo elevati.
Queste premesse spiegano bene per quale motivo in questi anni si sia lavorato molto sui sistemi di scarico e in particolare sui catalizzatori per ottenere risultati migliorativi concreti.
Il ruolo di Notiziario Motoristico come sempre è quello di verificare ciò che avviene in Aftermarket e anche questa volta lo abbiamo fatto intervistando alcune aziende che vivono il mercato dei sistemi di scarico da protagoniste.

Catalizzatori d'Aftermarket
Vi sono alcuni componenti di un veicolo che non potrebbero assolutamente svolgere la loro funzione se fossero modificati rispetto al progetto originale (la quasi totalità delle parti meccaniche). Ve ne sono altre che invece con leggere modifiche possono espletare il loro ruolo in maniera anche migliore. Tra i ricambi d'Aftermarket è possibile infatti trovare ammortizzatori con tubo di diametro maggiorato, filtri di varia porosità, molle rinforzate, ruote di diametro diverso dall'originale, ecc. Per alcuni prodotti sono semplicemente i materiali utilizzati a essere diversi, metallo al posto della plastica, ecc. Abbiamo perciò indagato in merito ai catalizzatori, perché dopo alcuni anni dalla loro introduzione obbligatoria ora sono finalmente richiesti anche in Aftermarket. Ci interessava sapere in particolare se differiscono da quelli originali e se dunque è presumibile che abbiano una longevità diversa. Notiziario Motoristico: La parte più preziosa in tutti i sensi del sistema di scarico catalitico è appunto il catalizzatore. Sono prodotti uguali in tutto e per tutto a quelli montati in primo impianto? Devono essere uguali o possono funzionare bene anche se più "universali", cioè fatti con materiali, dimensioni, diametro generale e dei singoli alveoli, leggermente diversi dagli originali?
Marmitte Zara: I catalizzatori destinati al ricambio non sono effettivamente identici agli originali. Vorrei ricordare in via propedeutica che, a differenza dei silenziatori, che devono filtrare il rumore emesso dal motore sfruttando una serie di principi fisici combinando diverse soluzioni applicative (riflessione d'onda, interferenze d'onda, dissipazione per assorbimento di energia acustica, attraverso rispettivamente camere di espansione, passaggio attraverso condotti forati di diversa lunghezza e in controcorrente, camere ad assorbimento imbottite di materiale fonoassorbente) e generando perciò una infinità di diverse combinazioni e forme, il convertitore catalitico è un piccolo laboratorio chimico che sfrutta un unico processo chimico di ossidoriduzione, resa molto veloce dalla presenza di elementi catalizzanti come il platino e il rodio. Pertanto, questa reazione chimica non ha bisogno di forme diverse a seconda del tipo di motore, ma solamente di volumi differenti a seconda della quantità di gas di scarico da convertire e perciò in relazione alla cilindrata del motore. Estremizzando, potrebbe essere sufficiente una sola forma del catalizzatore, ad esempio un cilindro, ma diversi volumi e quindi grandezze del cilindro stesso. In realtà, bisogna poi tenere conto di altri elementi che condizionano la forma del catalizzatore, non ultimo lo spazio a disposizione nel sottoscocca. I catalizzatori di ricambio, quindi, quasi sempre differiscono dall'originale nella forma esteriore, in quanto nell'Aftermarket si tende a ottimizzare poche varianti di forma e ad adattarle a un'ampia gamma di applicazioni, mentre ogni elemento originale ha una forma propria, il più delle volte dovuta solamente a esigenze di distinzione tra modello e modello (in questo modo il fornitore del primo impianto può chiedere alla Casa costruttrice il riconoscimento economico per lo sviluppo e la industrializzazione di un nuovo modello ogni volta che deve realizzare un nuovo impianto di scarico per un nuovo modello di vettura, anche se questa monta lo stesso identico motore installato su altri modelli dotati già di un impianto sviluppato e già in produzione), e da motivi commerciali (infatti in questo modo la Casa Madre "obbliga" il concessionario ad acquistare differenti ricambi, anche se tutti simili nelle prestazioni, perché poi, al lato pratico, all'interno della marmitta il catalizzatore vero e proprio è lo stesso). L'involucro del catalizzatore e le relative tubazioni esterne sono dello stesso materiale degli originali, vale a dire acciaio inossidabile non ricoperto da alcun trattamento come ad esempio avviene per l'acciaio dolce dei silenziatori che è rivestito di alluminio per evitare la corrosione. Questo dipende dal fatto che da un lato si evita la corrosione con un materiale incorrodibile mentre dall'altro si deve evitare che molecole di alluminio vadano a ricoprire il letto di reazione trattato con i metalli nobili che è sede delle reazioni viste più sopra e che verrebbe soffocato da queste molecole indesiderate. Per quanto riguarda il monolito ceramico che costituisce il supporto del catalizzatore (corpo catalizzante), bisogna specificare che questo particolare viene prodotto da non più di due o tre Produttori nel Mondo, multinazionali americane o giapponesi che operano nelle tecnologie dei materiali speciali, refrattari e dei semiconduttori (stiamo parlando di particolari ceramiche), i quali si avvalgono di un certo numero di matrici per formare per estrusione il corpo alveolare del catalizzatore. Le forme delle matrici sono qualche decina in tutto e tutti, primi impianti e Aftermarket, utilizzano le stesse forme prodotte dagli stessi fornitori. Quello che cambia in modo notevole da catalizzatore Aftermarket a originale è invece il trattamento con i materiali preziosi e la loro quantità utilizzata. Premetto che più platino non vuol dire più reazione e quindi più efficacia, vuol solo dire più durata. Le specifiche di durata di un catalizzatore di primo impianto sono più severe di uno per Aftermarket e pertanto la carica può essere molto superiore, anche del 50%, aumentando notevolmente il valore del catalizzatore, in quanto un grammo di platino costa circa Ä30. Bosal: I prodotti per l'Aftermarket garantiscono le stesse prestazioni di quelli del primo equipaggiamento ma devono essere omologati per ogni specifico veicolo. Ogni automobile genera un differente volume dei gas di scarico, una diversa contropressione e ha un punto di lavoro esclusivo, per questo è impossibile realizzare un catalizzatore che funzioni correttamente in tutti i veicoli. Per catalizzatore universale si intende quindi un catalizzatore adatto per più tipi di vettura. Se ad esempio prediamo la Seat Cordoba 1.4i 06/95 07/96, la Volkswagen Polo 1.4i 12/95 05/97 e la Seat Ibiza 1.4i 06/95 06/96 il riferimento originale del catalizzatore è 6N0.131.701HX per tutte e tre le vetture è lo stesso e corrisponde al nostro catalizzatore 099-168.
Tutti i catalizzatori Bosal sono stati studiati per semplificare il lavoro degli installatori, sono fissati all'interno di una speciale confezione che ne protegge l'integrità, e i fori sono chiusi da tappi di protezione. Sono inoltre dotati del kit completo di montaggio, del manuale che illustra i test superati, il certificato di omologazione TUV e la scheda di garanzia.

Perché si danneggia il catalizzatore
Nel tempo il catalizzatore diventa esausto, cioè il washcoat subisce un normale decadimento che non lo rende più in grado di provocare le reazioni chimiche nei gas di scarico al loro passaggio negli alveoli. Prima che ciò avvenga a volte si rende necessaria la sua sostituzione per danneggiamento e le cause possono essere molteplici. Visto che il catalizzatore è l'elemento più costoso del sistema di scarico, quali sono gli eventuali motivi di danneggiamento o rottura che ne rendono necessaria la sostituzione prima del normale tempo d'usura?
MIVV: Un catalizzatore può danneggiarsi o rompersi per vari motivi:
Cattiva messa a punto del motore, benzina incombusta nel catalizzatore, lubrificante o antigelo nel catalizzatore, candele e cavi danneggiati, sonda lambda danneggiata, urti al catalizzatore. Ognuno di questi motivi ha naturalmente una spiegazione che proviamo a sintetizzare di seguito:
se il motore non è perfettamente a punto, il catalizzatore non può funzionare al meglio. Una miscela aria/benzina sbagliata, un'incorretta taratura dell'anticipo, un ritardo nella scintilla delle candele, sono tutte possibili cause di malfunzionamento del catalizzatore;
il combustibile (benzina o gasolio) deve bruciare esclusivamente nella camera di scoppio del motore. Se della benzina incombusta fuoriesce dalla camera di scoppio può passare nell'impianto di scarico e per l'elevata temperatura può bruciare nel catalizzatore, surriscaldandolo e provocandone la fusione. Tra le cause citiamo la miscela sbagliata, un'incorretta taratura dell'anticipo, candele usurate, sonda lambda danneggiata, iniettori difettosi; il lubrificante e il liquido antigelo che raggiungono il catalizzatore formano carbonella che impregna le pareti ceramiche. Questo è all'origine di due diversi problemi: si perde l'efficacia dell'abbattimento dei gas di scarico; ostruendo le pareti ceramiche si possono creare problemi di contropressione con possibile ritorno di gas e calore verso il motore. Questo fa diminuire il rendimento del motore e lo surriscalda. Tra le possibili cause citiamo le fasce elastiche consumate e le sedi delle valvole danneggiate;
se le candele non scoccano le scintille in maniera corretta la benzina incombusta entra nel catalizzatore dove brucia. Ciò provoca la fusione parziale o totale dello stesso;
un guasto al sensore della sonda lambda può trasmettere un'errata lettura dei gas di scarico. Ciò provoca un eccessivo arricchimento o impoverimento della miscela. In ogni caso il veicolo non passa la revisione, perché il catalizzatore non abbatte efficacemente i gas di scarico.
La ceramica del catalizzatore è fragile, leggera e sottile. Nonostante sia protetta da una densa fascia isolante, un forte urto, la rottura dei supporti o un cattivo montaggio possono provocare l'incrinatura della ceramica. Una volta incrinata la ceramica comincia ad allentarsi progressivamente, impedendo il passaggio dei gas e generando contropressione che causa surriscaldamento del motore.

I sistemi di scarico di domani
Come abbiamo visto, il catalizzatore in superficie è spalmato con i metalli preziosi. Essi rappresentano gli elementi indispensabili al funzionamento del catalizzatore infatti sono i responsabili dell'innesco delle reazioni chimiche che trasformano gli elementi inquinanti dei gas di scarico in elementi innocui alla nostra salute. In particolare le reazioni sono tre ed è per questo motivo che i catalizzatori moderni vengono chiamati a tre vie: il monossido di carbonio viene trasformato in anidride carbonica (da CO a CO2), gli idrocarburi incombusti vengono trasformati in acqua (che evapora viste le alte temperature) e anidride carbonica (da HC a H2O + CO2), l'ossido di azoto viene trasformato in azoto e ossigeno (da NOx a N2 + O2).
Gli studi e i nuovi prodotti usciti negli ultimi anni riguardo ai sistemi di scarico (catalizzatori metallici, alloggiamento orizzontale o verticale dopo la testata del motore, ecc.) pur rappresentando innovazioni molto interessanti hanno tutte dovuto rispettare la funzionalità del catalizzatore, cercando semmai di migliorare ulteriormente la sua efficienza.

Per sapere qual è la direzione verso cui sono rivolti gli studi delle aziende produttrici di sistemi di scarico e naturalmente delle case auto, l'unico modo è chiederlo proprio ai protagonisti. Fermo restando le tre funzioni del catalizzatore a tre vie, scarico e catalizzatore negli ultimi anni sono cambiati per rispondere a esigenze di produzione industriale, di ingombro nella struttura dell'auto e di richieste dei costruttori auto.

Come saranno gli impianti di scarico e i catalizzatori nel futuro prossimo?
MTS: Gli impianti di scarico del futuro dovranno garantire minore inquinamento acustico e minori emissioni nell'ambiente di polveri e gas inquinanti.
L'emissione del catalizzatore sarà autocontrollata dal veicolo che si bloccherà in caso di malfunzionamento e che costringerà l'utente alla immediata messa a punto del motore e alla riparazione dell'impianto di scarico.
Nel silenziatore del futuro verrà eliminato il materiale fono assorbente e verrà utilizzato solo il sistema, per altro già applicato attualmente in alcuni casi, "meccanico o di riflessione" che ha la caratteristica di abbassare il livello sonoro senza l'utilizzo di materiale fono assorbente al fine di garantire maggior rendimento del motore, insonorizzazione più costante nel tempo e maggior durata.
Marmitte Zara: Ci si aspetta che, in conseguenza alle sempre più restrittive norme sull'inquinamento, che obbligheranno ad abbassare sempre più i limiti degli elementi nocivi presenti nei gas di scarico e pertanto obbligheranno i costruttori a innalzare l'efficacia del dispositivo catalizzatore, questo componente verrà dapprima posizionato sempre più vicino all'uscita dalla camera di combustione, per sveltire il suo tempo di attivazione (sotto i 350°C il catalizzatore non funziona), poi si assisterà al suo aumento di volume e infine anche alla sua suddivisione in più stadi differenziati per funzione (ossidazione piuttosto che riduzione) e inoltre si assisterà a un innalzamento della presenza di dispositivi elettronici preposti al controllo della sua efficienza e al controllo in tempo reale del suo corretto funzionamento (sonde e relativo software). Per quanto attiene l'impianto di scarico e relativi silenziatori, già si sta andando verso l'utilizzo di forme sempre più aderenti alla geometria del sottoscocca, per poter sfruttare meglio i volumi liberi lì presenti, in quanto anche nel settore dell'inquinamento acustico si inaspriranno le normative, richiedendo livelli di emissione sonora sempre più bassi e di conseguenza silenziatori sempre più voluminosi (il volume di un silenziatore è una caratteristica fondamentale per il trattamento e la filtrazione del rumore, senza penalizzare troppo la capacità e facilità di evacuazione dei gas di scarico). La presenza di catalizzatori sempre più efficaci ed efficienti, comporta poi l'innalzamento delle temperature medie dei gas di scarico e di conseguenza la loro aggressività corrosiva a caldo. Le direttive europee sulla garanzia prolungata e, non ultimo, la necessità da parte delle Case di prolungare i tempi che intercorrono tra i controlli (tagliandi) e la richiesta generalizzata di prodotti dal basso tasso di assistenza, oltre alla già citata aumentata capacità corrosiva dei gas di scarico, stanno portando le scelte costruttive verso materiali più pregiati di un tempo, e cioè verso gli acciai inossidabili che sicuramente durano molto di più, ma costano di più.

La marmitta, scomoda da stockare e da trasportare
Uscendo ora da argomenti di carattere tecnico sul prodotto, affrontiamo per concludere un aspetto diverso, quello legato alla distribuzione delle marmitte come pezzi di ricambio. Tra tutti i componenti è sicuramente quello che comporta i maggiori problemi, perché è lunga, pesante, e delicata. Quando all'automobilista si buca il silenziatore, si spezza il tubo perché corroso dalla ruggine, o cedono gli elementi di sostegno, la sostituzione di una parte o di tutto lo scappamento è di necessità immediata. Se si rivolge a un installatore specializzato e il suo modello di auto è relativamente comune, probabilmente può trovare il ricambio subito disponibile, ma non è pensabile che avvenga la stessa cosa se si rivolgesse a una qualunque officina meccanica.
In generale sono innanzitutto i produttori a doversi preoccupare di riuscire a programmare un flusso tra produzione e distribuzione che non lasci mai i loro clienti privi di merce. Come gestiscono il problema? Parlando ora di distribuzione, le marmitte rispetto ad altri componenti hanno il grave svantaggio d'essere molto ingombranti. La difficoltà di stoccaggio si presenta prima ai produttori, poi ai distributori e infine ai meccanici.

Potete parlarci della logistica legata alla consegna della merce lungo i vari livelli della catena distributiva?
C.S.C.: Per quanto riguarda il mercato delle marmitte sportive, la tendenza è quella di suddividere l'impianto di scarico in più parti rispetto all'originale.
Tale suddivisione, rende più semplice lo stoccaggio e il trasporto in quanto viene ridotta la dimensione dei prodotti, riduce i costi sostenuti dall'utente finale, in quanto quest'ultimo sostituirà solamente il pezzo danneggiato; cosa impossibile con le marmitte di primo impianto che costringono la sostituzione anche di parti non realmente danneggiate.
Nonostante ciò, resta sempre un prodotto piuttosto ingombrante e sicuramente il canale che ne risente di più è quello dei distributori che devono avere un magazzino costantemente rifornito per offrire alla propria clientela un servizio tempestivo, in quanto la marmitta danneggiata va sostituita immediatamente; i produttori oggi tendono a ovviare i problemi di stoccaggio tenendo costante il ciclo di approvvigionamento dei propri clienti, riducendo i tempi di consegna, limitando così il proprio magazzino di prodotti finiti aumentando quello di materie prime.
MTS: La forma irregolare del silenziatore non permette di sfruttare in maniera ottimale gli spazi all'interno dei contenitori utilizzati nel trasporto rendendolo complesso e molto costoso. I padroncini che trasportano gli altri ricambi scatolati molte volte rifiutano di trasportare silenziatori che sono ingombranti e potrebbero rovinare gli altri articoli.
Non è concepibile un unico magazzino nazionale ma sono necessari magazzini periferici che servano al massimo una regione.
Il ricambista a causa dell'allargamento della gamma dei prodotti da gestire per questioni di spazio tiene un magazzino di pochi codici e si affida al distributore di zona per la gamma di prodotto giorno per giorno.
L'installatore non tiene più magazzino di silenziatori nella sua officina ma si affida al servizi del ricambista giorno per giorno.
I saldatori e montatori per mantenere questo servizio dovranno riconoscere un contributo trasporto necessario.
Il produttore non può saltare queste figure importanti nella distribuzione, perché proporrebbe il suo prodotto a un prezzo poco appetibile a causa dell'elevata incidenza delle spese di trasporto.
Ciascun cliente non vorrebbe pagare niente per il trasporto della merce per questo motivo aziende produttrici e distributori di zona si dovranno sempre più impegnare per vincere questa sfida impregnata sulla disponibilità e velocità di evasione degli ordini a costi contenuti.
Marmitte Zara: Certo il prodotto marmitta è molto ingombrante e voluminoso e questo comporta una necessità di spazi di stoccaggio sempre crescenti, in relazione anche alla crescente proliferazione di modelli nuovi. Se aggiungiamo a questo anche la differenziazione della tipologia di prodotto (Linea autocarro e Linea impianti di scarico sportivi), il problema diventa serio. La creazione dei nostri magazzini periferici collegati in rete telematica di controllo e gestione ha in parte alleviato, per ora, il problema della necessità di spazio. Per il trasporto, la Società si sta orientando verso l'utilizzo di trasportatori Terzi, sia per quanto riguarda le spedizioni a medio lungo raggio per raggiungere i depositi o i clienti grossisti, sia poi per effettuare le consegne dai depositi ai ricambisti.
Una soluzione possibile potrebbe essere quella di creare delle entità di distribuzione di medie dimensioni e competenti per aree geografiche non regionali ma per raggruppamenti omogenei di province, quindi diffusi più capillarmente sul territorio, e più a contatto con i meccanici. Una sorta di via di mezzo tra il grossista e il negozio di autoricambi.
MIVV: La nostra azienda si è dotata di un ente logistica per meglio affrontare e risolvere efficacemente i problemi legati alla consegna della merce.
Già da alcuni anni si avverte la tendenza generalizzata da parte degli ultimi anelli della catena distributiva (rivenditori e meccanici) a scaricare sulle spalle dei produttori e dei grossisti l'onere di fare magazzino. Questo per un produttore significa investire in risorse umane da adibire alla gestione del magazzino, dotarsi di strumenti informatici per avere giacenze di magazzino sotto controllo e aggiornate, operare con un vettore efficiente e veloce e, fattore non meno importante, tenere ferme risorse economiche per le rotazioni di magazzino.
Come MIVV ci siamo preparati per affrontare al meglio le problematiche logistiche addestrando il personale, anche all'uso del PC, con l'adozione di programmi informatici all'avanguardia che permettono di monitorare continuamente il magazzino e la gestione delle scorte, e con l'uso di attrezzature completamente automatiche per il carico e scarico dei prodotti. Per finire, la stipula di accordi con corrieri espresso che garantiscono la consegna entro il giorno successivo all'ordine, ci permette di avere un livello di servizio che raggiunge il 95% con piena soddisfazione dei nostri clienti.

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