Pompa acqua elettrica: come funziona, quali differenze e vantaggi, perché si blocca

Negli ultimi anni, il mercato dei ricambi auto ha assistito a un’importante evoluzione con l’introduzione di pompe acqua elettriche in un crescente numero di modelli. Queste pompe, adottate inizialmente da modelli BMW 2 litri, si stanno gradualmente avvicendando alle tradizionali pompe meccaniche azionate da cinghie o altri sistemi di trasmissione. L’adozione della pompa acqua elettrica offre una serie di vantaggi, ma comporta anche nuove sfide tecniche e produttive, richiedendo un approccio completamente diverso rispetto alle soluzioni meccaniche consolidate da oltre un secolo.

Su scala globale, ogni anno vengono commercializzati tra i 300 e i 400 milioni di pompe elettriche tra pompe primarie e pompe ausiliarie. Nonostante siano progettate per durare per l’intero ciclo di vita del veicolo (lifetime resistance), si verificano comunque guasti, creando opportunità significative per l’ automotive aftermarket e la riparazione.

Pompe acqua elettriche: i vantaggi rispetto alle pompe meccaniche

Le prime pompe acqua elettriche per veicoli con motore a combustione interna sono apparse circa 20 anni fa, un periodo relativamente recente rispetto alle pompe meccaniche, in uso da oltre 100 anni. La transizione verso sistemi elettrici è stata guidata da diversi fattori:

• Efficienza energetica: le pompa acqua elettrica funziona in base alle effettive esigenze del motore, riducendo il consumo energetico rispetto alle pompa meccanica che lavora in proporzione al numero di giri del motore.
• Controllo termico ottimizzato: la gestione elettronica permette di raggiungere più rapidamente la temperatura ottimale del motore, migliorando l’efficienza nei consumi e riducendo l’usura dei componenti.
• Riduzione delle emissioni: un migliore controllo della temperatura contribuisce a una combustione più efficiente e a minori emissioni inquinanti.

Differenza tra pompa acqua elettrica e pompa acqua tradizionale

A differenza delle pompe meccaniche, che funzionano in proporzione diretta al numero di giri del motore, le pompe acqua elettriche offrono una gestione più efficiente del raffreddamento. Ad esempio, durante la marcia in autostrada, dove il radiatore ha un’elevata capacità di scambio termico, una pompa meccanica continuerebbe a funzionare ad alta velocità a causa dell’elevato numero di giri del motore, anche se non necessario, causando uno spreco di energia. Al contrario, una pompa dell’acqua elettrica è in grado di modulare il flusso di raffreddamento in base alle reali esigenze, migliorando l’efficienza energetica.

Durante la fase di riscaldamento del motore, la pompa elettrica consente di raggiungere la temperatura ottimale più rapidamente. Questo è particolarmente vantaggioso poiché un motore freddo comporta una lubrificazione inefficiente e un maggior consumo energetico della pompa dell’olio, necessaria per muovere un olio ancora denso. Inoltre, una gestione termica non ottimale influisce negativamente sui consumi e sulle emissioni inquinanti.

Pompe auto elettriche: pompe primarie e pompe ausiliarie

Le pompe acqua elettriche auto rappresentano una importante innovazione nel raffreddamento dei motori a combustione interna, offrendo maggiore efficienza energetica e controllo termico avanzato. Le pompe acqua elettriche possono essere suddivise in due categorie principali:

Pompe primarie: impiegate come pompe acqua principali per il raffreddamento del motore. Sono tecnologicamente più complesse e offrono importanti vantaggi.

Pompe dell’acqua elettriche primarie sono ad esempio montate su Mercedes Benz Classe C IV, Mercedes Benz GLC, BMW 3 VI, BMW X3 II, BMW X5 III, VOLVO V40 II  e VOLVO XC90 II.

Pompe ausiliarie: Utilizzate per supportare funzioni specifiche, come il raffreddamento del turbocompressore dopo lo spegnimento del motore. Ciò è necessario per evitare il surriscaldamento e il possibile grippaggio dei cuscinetti, problema che si verificava nei primi modelli di turbocompressori. Inoltre, le pompe ausiliarie possono essere utilizzate per il preriscaldamento o altre esigenze specifiche del sistema di raffreddamento.

Ogni veicolo moderno è dotato di almeno 2-3 pompe ausiliarie, con punte di 6-7 per i veicoli elettrici puri. Ciò è necessario per evitare il surriscaldamento e il possibile grippaggio dei cuscinetti, problema che si verificava nei primi modelli di turbocompressori. Inoltre, le pompe ausiliarie possono essere utilizzate per il preriscaldamento o altre esigenze specifiche del sistema di raffreddamento.

La gestione elettronica della pompa acqua elettrica

Per garantire un funzionamento ottimale, la pompa dell’acqua elettrica comunica costantemente con la centralina del motore tramite un protocollo di comunicazione dedicato. La centralina “dialoga” dunque con la pompa, che agisce come un dispositivo slave, eseguendo le istruzioni ricevute.

Nello sviluppo delle pompe acqua elettriche i componentisti hanno dedicato una particolare alla parte elettronica e al protocollo di connessione con la centralina motore. A differenza delle pompe meccaniche, le pompe elettriche non funzionano infatti in proporzione ai giri motore, ma in base ai fabbisogni rilevati dalla centralina attraverso i sensori.

L’obiettivo principale della pompa elettrica, come si è detto, è scaldare il motore nel minor tempo possibile per ottimizzare consumi ed emissioni. Il motore freddo comporta infatti un maggiore consumo di energia, sia per la viscosità dell’olio sia per una lubrificazione meno efficiente. Con la pompa elettrica gestita elettronicamente dalla centralina, si può controllare con precisione il raffreddamento e il riscaldamento del motore, evitando sprechi energetici tipici delle pompe meccaniche.

Pompe dell’ acqua elettriche OE: perchè si rompono e perchè la richiesta di ricambi aftermarket aumenterà

Le pompe acqua elettriche OEM sono progettate per durare oltre 20 anni, ma l’esperienza concreta mostra che spesso necessitano di sostituzione ben prima a causa di problemi legati al deterioramento del fluido di raffreddamento o per una manutenzione irregolare. Le pompe acqua elettriche non lavorano infatti in condizioni “ideali” ma devono far fronte alle reali condizioni operative e con gli stress a cui sono sottoposte.

I fluidi di raffreddamento dei veicoli non sempre vengono interamente sostituiti e, in molti casi, ci si limita a effettuare dei semplici rabbocchi in seguito a piccole perdite. Questo, tuttavia, può creare problemi. Anche nei circuiti di raffreddamento sigillati, infatti, con il tempo il liquido di raffreddamento tende a generare depositi. Il fluido di raffreddamento, come è noto, non è semplice acqua, ma una miscela chimica composta da additivi con proprietà antigelo, anticorrosive e altre caratteristiche specifiche. Con il passare del tempo, tali componenti possono degradarsi e formare particelle solide. Queste particelle, a loro volta, tendono ad aderire alle superfici interne del circuito. Tale fenomeno si rivela particolarmente dannoso per le pompe dell’acqua, sia meccaniche che elettriche.

Pompa bloccata: le possibili cause

Nella maggior parte di pompe auto elettriche di primo equipaggiamento, la girante è collegata alla parte rotorica del motore elettrico, e l’intero sistema è sostenuto da un albero con due boccole. L’intero gruppo rotorico è immerso nel fluido di raffreddamento, il quale circola costantemente all’interno della pompa stessa. Il problema si verifica quando le particelle solide generate dalla degradazione del fluido si depositano tra le boccole e il rotore: ciò può avvenire anche se la manutenzione viene effettuata regolarmente, ma è ancora più probabile in caso di rabbocchi sporadici. Quando i depositi si accumulano significativamente in queste aree critiche, la pompa tende a bloccarsi.

A peggiorare la situazione è il fatto che spesso la potenza installata nei motori elettrici a 12V utilizzati in queste pompe non è sufficiente a superare l’attrito generato dai depositi solidi. Di conseguenza, anche un motore elettrico perfettamente funzionante non è in grado di sbloccare la girante una volta che questa è rimasta incastrata.

Tale problematica, con il tempo, può emergere su tutti i modelli di auto, indipendentemente dalla qualità della progettazione iniziale. Anche se queste pompe sono state progettate per durare per tutta la vita del veicolo, nel concreto gli operatori osservano un fabbisogno crescente di pompe acqua elettriche di ricambio, e questo rappresenta certamente una buona opportunità per il mondo riparativo e dei ricambi.

Pompe acqua elettriche con rotore asciutto

In ambito aftermarket si stanno affermando le pompe acqua elettriche con rotore asciutto. Nelle pompe elettriche tradizionali, la girante è collegata al rotore e immersa nel fluido refrigerante. Con il tempo, i depositi solidi presenti nel fluido possono causare il blocco della pompa. La nuova architettura separa la parte dry (statore e rotore) dalla parte wet (pompa e cuscinetti). Questo design riduce l’usura e previene i blocchi causati dai depositi.

La pompa elettrica funziona come slave della centralina motore, modulando la portata in base ai fabbisogni termici in tempo reale. Queste pompe presentano software sviluppati per garantire la massima compatibilità e prestazioni ottimali, con test di funzionamento a temperature estreme.