E' una delle perenni ansie dei manutentori quando si approssima (soprattutto) l'estate. Il banco più lontano dalla centrale è sempre in sofferenza, e questa sofferenza aumenta moltissimo in estate. La "stagione" sta per arrivare (il meteo già ci preannuncia "l'estate più calda di sempre!") e dobbiamo attrezzarci. Ormai manca poco. 

Ma come?

Beh, la fisica e la termodinamica devono aiutarci sempre, non solo in fase di progetto. 

Un impianto frigorifero per la refrigerazione commerciale ha la particolarità di essere costituito da un numero notevole di evaporatori (celle e banchi frigoriferi) e da una notevole estensione delle linee frigorifere. Queste ultime, inoltre, almeno per buon senso (se non per il rispetto della regola dell'arte, ovvero la EN 378), dovranno essere frazionate in un certo numero di sezioni delimitate da valvole, bypass, filtri, etc. 

Tutti questi "accidenti" comportano una notevole resistenza al moto del fluido, che si traducono in perdite di pressione, puntuali (come le valvole) o diffuse (per l'attrito del fluido sulle tubazioni). 

Premesso che il funzionamento di una valvola di espansione o laminazione è accurato solo se gli arriva il fluido in stato liquido, le problematiche che si determinano per il mancato funzionamento di un banco o di una cella, soprattutto quella più lontana, sono in estate determinate da uno scarso sottoraffreddamento del refrigerante o dalla formazione di flash-gas nelle tubazioni di adduzione del refrigerante alle utenze più problematiche.

Evidentemente, l'errato o sottostimato dimensionamento del condensatore o del gas cooler fanno la parte del leone. Molto spesso, a causa di squisite motivazioni economiche, si predetermina, in fase di offerta, che l'impianto dovrà "soffrire" per un certo periodo dell'anno. Il rame e l'alluminio costano sempre di più, e la scelta di limitare le dimensioni di un importante scambiatore possono tradursi in un'esplosione dei costi di manutenzione che non permettono il breakeven del risparmio ottenuto in fase di acquisto.

Ma vi è la seconda (e spesso più importante) causa determinata da Bernoulli: le perdite di carico!

Una mancata verifica dei calcoli relativi alle dimensioni delle tubazioni, al numero di cuve e orpelli vari sul circuito frigorifero, della necessaria valutazione delle peculiarità di risalite con sifoni (oltre che del reale numero delle valvole, filtri e accessori vari) è probabilmente una delle cause più importanti del malfunzionamento degli evaporatori.

Al contrario di un fluido liquido in circolazione in una condotta (come potrebbe essere acqua o glicole), alle condizioni di pressione e temperatura del refrigerante, il suddetto Bernoulli ci informa che le perdite di carico sono dipendenti da:

• una componente cinetica, determinata dalla velocità del refrigerante (diametro tubazionI);
• una componente piezometrica determinata dalla gravità e quindi dalla densità del refrigerante (tipo di refrigerante);
• una componente altimetrica, cioè l'elevazione relativa della tubazione.

A queste si aggiungono le perdite di carico puntuali determinate dai componenti sulle linee.    

La potenza necessaria per vincere la perdita di carico del fluido in moto nella rete delle tubazioni (e farlo arrivare dove necessario) è proporzionale alla portata e alla perdita di carico stessa. Quindi anche la pompa (il compressore), deve essere scelto e dimensionato in base alla potenza frigorifera ma anche a tutta quella necessaria per vincere gli "accidenti" della rete di tubazioni.

Peccato che, un refrigerante, al di sotto di una certa pressione, cambia fase e si trasforma da liquido in gas (flash-gas), compromettendo le prestazioni della valvola termostatica. Quindi, se alla pressione di condensazione, in corrispondenza del punto P/h del liquido sottoraffreddato (forse...) sottraiamo le perdite di carico, potrebbe verificarsi la formazione di una miscela bifase che riduce la prestazione dell'evaporatore che alimenta (vedi immagine alla... lavagna!). 

Le cause più frequenti di formazione di flash-gas si possono dunque ricondurre a:

• lunghezza (equivalente) eccessiva delle tubazioni (perdite di carico per attrito);
• diametri troppo piccoli (o strozzature) che aumentano le perdite per attrito;
• mancanza di adeguato sottoraffreddamento.

Ma cosa fare se ci si trova in quelle condizioni critiche?

Nel caso in cui il condensatore sia sottodimensionato per rispondere alle condizioni estreme estive, si può solo intervenire aumentando lo scambio. Lo si può fare con un approccio "evaporativo" (qualcuno innaffia il condensatore!) o aumentando la portata dell'aria (ricordiamo che la potenza di scambio è proporzionale al delta T e alla portata). Un qualche beneficio lo si ottiene in ogni caso.

Se invece il problema è legato alle eccessive perdite di carico sulla linea del liquido, si può intervenire inserendo un "buffer", un accumulatore intermedio di liquido dal quale le utenze possono pescare, e se necessario, una pompa di rillancio.

Vi è poi il tema fondamentale della verifica dell'isolamento della linea del liquido, Se l'isolamento è compromesso, e magari la tubazione è quella esposta alle condizioni ambientali sfavorevoli esterne (alta temperatura estiva) è facile che si promuva più facilmente la formazione di flash gas.

Il controllo della corretta quantità (e qualità) di refrigerante nel sistema è evidentemente uno dei requisiti fondamentali, perchè anche le perdite di un refrigerante ad alto glide (e quindi multicomponente) possono determinare un comportamento anomalo per la formazione di flash-gas della componente più volatile.

E' chiaro che, le continue modifiche dei percorsi delle tubazioni per gli aggiornamenti commerciali della proposta dei retailers non aiutano la prestazione: molto spesso sono fatte senza tenere in alcun conto cosa queste comportino da un punto di vista tecnico e il risultato potrebbe essere la compromissione della conservazione, con i problemi che ne conseguono.

Buona stagione a tutti!

CSIM è a disposizione per supportare la progettazione, la verifica e la modifica di situazioni complesse o problematiche per i proprietari di impianti, installatori e costruttori. 

La Redazione