Impianti meccanici

T

ciclo frigorifero è necessaria una bassa per poter raffreddare l︎ ’ambiente desiderato.

E

Un altro modo per aumentare l︎ ’effetto utile è avere una piccola differenza di temperatura tra

condensazione ed evaporazione (aumenta area rossa):

T è imposta dalle condizioni che si intendono realizzare nella cella frigorifera

▫︎ E

(conservazione di frutta, surgelazione rapida, ).

︎

T dipende dalla qualità della sorgente fredda disponibile al condensatore: più bassa è la

▫︎ C

temperatura di tale sorgente è maggiore sarà l︎ ’effetto utile del ciclo.

T = − 10 T = 40

°C °C

Se e , si ottiene (trasportando tutto in K):

e c

T (−10 + 273,15)

E

η = = ≈ 5

u,Carnot T − T (40 + 273,15) − (−10 + 273,15)

C E 5 di 33

IMPIANTO FRIGORIFERO A COMPRESSIONE SEMPLICE CON SEPARATORE DI LIQUIDO

P&I e principali componenti dell’impianto frigorifero a compressione semplice

Percorso del Freon nell’impianto:

compressore alternativo con sistemi di sicurezza a controllo

Step 1:

1) Qual è il percorso effettuato dal Freon per immettersi nel compressore alternativo?

Freon vapore saturo secco (1)

Il entra dall’alto a sinistra allo stato di e prima di entrare nel

compressore alternativo incontra lungo il suo percorso i seguenti elementi:

collettore di aspirazione

▪︎ funzione: trasporta il fluido refrigerante in

▻ fase gassosa dal sistema al compressore

garantendo un flusso uniforme e

continuo. Al collettore possono essere

connessi altri compressori.

se non ci fosse: il fluido refrigerante non

▻ potrebbe essere trasferito correttamente

al compressore, compromettendo il

funzionamento dell’impianto. 2

1

riduttore di intercettazione VI

▪︎ 1

funzione: regola o interrompe il flusso di

▻ fluido refrigerante che entra nel

compressore nel caso di manutenzione o

in caso di emergenza

se non ci fosse: non sarebbe possibile

▻ isolare il compressore 6 di 33

Pressostato di minima P

▪︎ m

funzione: impedisce al compressore di funzionare quando la pressione di aspirazione

▻ è troppo bassa, evitando situazioni che potrebbero danneggiarlo. Il pressostato di

minima scatta, ad esempio, quando il livellostato di massima non è intervenuto.

se non ci fosse: se la pressione minima scendesse sotto un certo valore, il volume

▻ specifico del fluido frigorifero aumenterebbe e, a parità di portata volumetrica, i kg di

fluido frigorifero circolanti sarebbero meno. Ipotizziamo che il livellostato di massima

non sia intervenuto perchè le utenze non richiedono potenza frigorifera e quindi si

accumula liquido nel separatore. Il compressore continua ad aspirare vapore e la

pressione si abbassa perché il liquido non sta più evaporando. La temperatura di

evaporazione si abbassa progressivamente, allontanandosi dalla temperatura di

progetto.

collegamenti: M

P è collegato al motore per interrompere il suo funzionamento se la

▻ m

pressione di aspirazione scende sotto un valore critico.

Pressostato di massima P

▪︎ M

funzione: impedisce al compressore di funzionare quando la pressione di mandata è

▻ troppo alta, evitando situazioni che potrebbero danneggiarlo. Il pressostato di

massima scatta, ad esempio, in caso di insufficiente raffreddamento al condensatore.

se non ci fosse: rischio di surriscaldamento del compressore.

▻ collegamenti: M

P è collegato al motore per interrompere il suo funzionamento se la

▻ M

pressione di mandata sale sopra un valore critico.

Valvola di intercettazione VI - VI

▪︎ 3 4

funzione: permette di interrompere il flusso per eseguire interventi di manutenzione al

▻ manometro senza svuotare completamente il sistema.

se non ci fosse: l’intero sistema dovrebbe essere svuotato dal fluido refrigerante per

▻ intervenire sulla manutenzione del manometro.

manometro PI - PI

▪︎ 1 2

funzione: aspirazione/

i manometri di Bourdon PI e PI misurano la pressione di

▻ 1 2

mandata del fluido refrigerante nel compressore, monitorando le condizioni operative

del sistema. Hanno una scala di pressione e 2 o 3 scale di temperatura riferite a

diversi fluidi frigoriferi.

se non ci fosse: aspirazione/

non sarebbe possibile controllare la pressione di

▻ mandata, aumentando il rischio di malfunzionamenti o danni al compressore.

termometro TI - TI

▪︎ 1 2

funzione: i termometri TI e TI misurano la temperatura del fluido refrigerante

▻ 1 2

all’ingresso/all’uscita del compressore, garantendo il monitoraggio delle condizioni

operative.

se non ci fosse: aspirazione/mandata,

non si potrebbe controllare la temperatura di

▻ rischiando inefficienze o danni al compressore dovuti a condizioni termiche non

adeguate. 7 di 33

compressore (cilindro e carter)

▪︎ funzione:

▻ compressore

il ha il compito di comprimere i fluido refrigerante aumentandone la

▸ temperatura e la pressione e trasformandolo in vapore surriscaldato.

È costituito da:

‣ carter racchiude e protegge gli organi meccanici in movimento e mantiene la

lato DE

corretta lubrificazione. Ha un che è il lato responsabile della trasmissione

NDE,

della potenza e un lato opposto al DE, utilizzato per supportare l’albero

motore e dotato di cuscinetti per garantire la stabilità e il corretto allineamento.

‣ cilindro è la sede entro cui scorre il pistone.

se non ci fossero: il ciclo frigorifero non potrebbe avvenire, poiché il fluido non

▻ raggiungerebbe le condizioni necessarie per la condensazione.

motore elettrico trifase M

▪︎ funzione: connesso ad un albero, fa muovere il compressore alternativo.

▻ se non ci fosse: il compressore alternativo non funzionerebbe.

▻

pressostato differenziale P

▪︎ d

funzione: serve per verificare che non manchi olio

▻ principio di funzionamento:

▻ ‣ P lancia l’allarme quando la prevalenza fornita dalla pompa cala

d

‣ la prevalenza fornita dalla pompa cala quando si abbassa la densità del fluido

‣ la densità del fluido elaborato cala quando la pompa dell’olio aspira olio e gas

‣ P interviene solo in casi di emergenza quindi il riarmo è manuale

d

cosa misura: non misura la pressione data dalla prevalenza della pompa + la

▻ pressione ambiente (cioè all’interno del carter) poichè quest’ultima è sconosciuta.

La pressione all’interno del carter non è nota, sarà una pressione intermedia tra la

pressione di aspirazione e quella di mandata (a seconda del grado dello stato delle

tenute e del grado di usura).

Si misura la differenza tra la pressione a valle della pompa e la pressione nel carter.

taratura: la taratura del pressostato è molto delicata perché in caso di rilevamento di

▻ una differenza di pressione troppo bassa, lo strumento deve distinguere se si stia

lavorando con olio in temperatura (meno viscoso) o si stia iniziando ad aspirare gas e

quindi manchi il lubrificante.

collegamenti: P è collegato al motore M per interromperne il funzionamento se la

▻ d

differenza di pressione dell’olio scende sotto un valore critico, prevenendo danni al

compressore dovuti a insufficiente lubrificazione.

Ma se alla partenza la pompa è ferma e dunque la pressione differenziale è zero, come fa

il motore a partire?

Alla partenza, con la pompa ferma, la pressione differenziale è zero e il motore non

partirebbe. Si utilizza quindi un pressostato differenziale collegato ad un relay ritardato.

Il relay ritardato garantisce l’avvio del motore del compressore con un breve ritardo,

permettendo alla pompa dell’olio di raggiungere la pressione minima necessaria per una

lubrificazione adeguata, evitando falsi allarmi dal pressostato differenziale P .

d 8 di 33

Perchè si utilizza un compressore alternativo?

Il compressore alternativo risulta essere ideale negli impianti frigoriferi perchè è adatto a

pressioni elevate, gestisce basse portate volumetriche, offre un buon rendimento

volumetrico e funziona bene in sistemi con temperature di evaporazione e condensazione

molto variabili.

In quale istante l’olio viene miscelato con il fluido refrigerante?

Il fluido refrigerante viene miscelato con l’olio durante il processo di compressione nel

compressore.

Questo avviene perchè :

l’olio viene utilizzato per lubrificare le parti meccaniche mobili del compressore

▫︎ durante la compressione, previene il surriscaldamento

▫︎

2) Qual è il ruolo del separatore di olio SO?

funzione: rimuove l’olio trascinato dal fluido refrigerante in uscita dal compressore e lo

▻ restituisce al carter così da evitare che l’olio circoli nell’impianto e

comprometta l’efficienza termica del sistema frigorifero.

perchè è così importante: previene accumuli di olio in

▻ componenti critici come condensatori ed evaporatori, che

ridurrebbero lo scambio termico

se non ci fosse: si avrebbero danni al compressore e accumulo di

▻ olio nel circuito

principio di funzionamento:

▻ ‣ il fluido refrigerante e l’olio in sospensione entrano nel separatore

di olio SO dalla mandata del compressore.

‣ una serie di lamelle o deflettori (struttura a zig zag) rallenta il

flusso sfruttando la forza centrifuga per separare le particelle di

olio dal fluido refrigerante e permette all’olio di aderire alle

superfici e raccogliersi nella parte inferiore del separatore

‣ quando l’olio raccolto raggiunge un certo livello, il galleggiante apre una valvola di

scarico per consentire il ritorno dell’olio al carter del compressore.

3) Cosa incontra il fluido refrigerante all’uscita del separatore di olio SO?

Il fluido refrigerante all’uscita del SO incontra i seguenti elementi:

valvola di non ritorno VNR

▪︎ funzione: impedisce il riflusso del refrigerante nel separatore di olio

▻ se non ci fosse: il fluido refrigerante potrebbe rifluire nel separatore, disturbando il

▻ processo di separazione dell’olio e riducendo l’efficienza del sistema

valvola di intercettazione VI2

▪︎ funzione:

▻ ‣ isola il collettore di mandata durante interventi di manutenzione o emergenze,

evitando che il fluido refrigerante prosegua verso il resto del sistema.

‣ può essere chiusa per test o procedure di carica/svuotamento del fluido refrigerante,

mantenendo il resto del circuito protetto grazie alla VNR. 9 di 33

possibili scenari operativi:

▻ ‣ manutenzione del separatore di olio o della VNR: se fosse necessario intervenire

sulla VNR o sul separatore di olio, la VI permette di isolare