Detonazione

Fisica e tecnica

Reazione esplosiva, caratterizzata da una velocità dell’onda esplosiva superiore a quella del suono nell’esplosivo stesso. Negli esplosivi convenzionali (non nucleari) la velocità di propagazione può raggiungere gli 8000 m/s (➔ esplosione). Nella d., successivi strati di materiale davanti al fronte esplosivo (che coincide con l’onda d’urto esplosiva) vengono compressi e riscaldati a temperature superiori a quella d’ignizione (o di innesco) della reazione dall’onda d’urto stessa. In un sistema di riferimento solidale con l’onda d’urto il flusso a valle dell’onda è subsonico; l’energia rilasciata dietro l’onda d’urto può quindi raggiungere l’onda stessa e sostenerne la propagazione. Molto più violenta della deflagrazione, la d. è impiegata in esplosivi per demolizione e per applicazioni belliche. D. si ritiene avvengano in alcuni tipi di supernovae.

Nel motore ad accensione comandata (o a scoppio) la d. è un fenomeno di combustione anormale, estremamente rapida, della parte di miscela che brucia per ultima. Viene rivelata da rumori metallici nella testa dei cilindri, da eccessivo riscaldamento delle pareti e da riduzione progressiva della potenza. Il fenomeno è legato essenzialmente al rapporto di compressione del motore e alle caratteristiche del carburante che entra a formare la miscela (soprattutto al numero di ottano): ciascun carburante sopporta un rapporto di compressione limite, oltre il quale la normale combustione diventa d.; detto valore limite può essere aumentato con l’aggiunta di sostanze antidetonanti. La tendenza alla d. può essere ridotta diminuendo l’anticipo. Contribuiscono a prevenire la d. accorgimenti di carattere costruttivo quali: forma della camera di combustione e del cielo dello stantuffo; sistemazione delle valvole in modo da favorire la turbolenza nella miscela e perciò un migliore mescolamento durante la combustione; posizione centrale della candela, che abbrevia i percorsi della fiamma. Contribuiscono a combattere la d. accorgimenti che eliminino o riducano l’entità dei depositi carboniosi, causa sia di accensioni premature della miscela sia, per il loro volume, di aumenti imprevedibili e non valutabili del rapporto di compressione.

In alcuni motori automobilistici sono inoltre installati sensori di d. (detonometri) che fanno capo a una centralina elettronica che provvede a regolare la quantità di carburante e l’anticipo dell’accensione. Applicati a un motore standard (CFR), di caratteristiche e funzionamento stabiliti, i detonometri permettono di determinare il numero di ottano di un carburante. Quelli utilizzati per determinare l’intensità della d. sui motori di autovetture commerciali sono fondati sul rilievo delle oscillazioni di pressione o, molto più frequentemente, delle conseguenti vibrazioni od onde acustiche emesse; i sensori impiegati sono misuratori di vibrazione (in genere di tipo piezoelettrico) o microfoni.

Per il dispositivo che serve a provocare la detonazione di una carica esplosiva ➔ detonatóre.