Compressori

Panoramica

Il compressore aumenta la pressione e la temperatura del vapore proveniente dall’evaporatore, consentendo la cessione di calore nel condensatore e la circolazione del refrigerante. Questo argomento contribuisce alla preparazione per il certificato A1 dell’UE ai sensi del regolamento (UE) 2024/573 e del regolamento di esecuzione (UE) 2024/2215.

Tipi di compressori

• Alternativo: i pistoni azionati da un albero a gomiti comprimono il vapore a impulsi.
• Scroll: una spirale rimane fissa mentre l’altra compie un movimento orbitale, producendo una compressione regolare e silenziosa.
• A vite: rotori elicoidali ingranati comprimono il gas in spazi successivi tra i lobi, garantendo un flusso continuo a potenze elevate.
• Rotativo a palette: un rotore eccentrico e palette scorrevoli formano camere di volume decrescente. Adatto a temperature di evaporazione elevate e rapporti di compressione bassi, anche nei piccoli impianti di condizionamento dell’aria.
• Ermetico: un involucro saldato racchiude il motore e il compressore; le riparazioni interne sono poco praticabili. Nei compressori alternativi ermetici convenzionali, il vapore aspirato raffredda il motore all’interno dell’involucro a bassa pressione; il gas di scarico esce attraverso una tubazione separata.
• Semiermetico: un involucro imbullonato consente di riparare il motore, i cuscinetti e le valvole; il refrigerante di ritorno raffredda generalmente il motore.
• A trascinamento aperto: un motore esterno trasmette il moto tramite un giunto e un albero dotato di tenuta. Il calore ceduto al vapore aspirato ne riduce la densità e diminuisce la potenza frigorifera. Gli impianti di grandi dimensioni utilizzano compressori a vite a trascinamento aperto o semiermetici; per potenze molto elevate si impiegano anche compressori centrifughi.

Gestione dell’olio

L’olio lubrificante riduce l’attrito, garantisce la tenuta nei giochi meccanici e asporta calore. Utilizzare olio approvato dal fabbricante e compatibile con il refrigerante; gli oli POE sono comuni con gli HFC e gli HFO.

• Spia del liquido: controllare che il livello dell’olio durante il funzionamento corrisponda a quello prescritto. Livelli bassi suggeriscono una perdita o un ritorno insufficiente; un riempimento eccessivo può favorire la formazione di schiuma.
• Formazione di schiuma nell’olio: il refrigerante disciolto evapora durante la riduzione della pressione, compromettendo la lubrificazione e rischiando di danneggiare i cuscinetti.
• Resistenza del carter: mantiene caldo l’olio durante l’arresto per limitare la migrazione del refrigerante e la diluizione dell’olio. Rispettare il tempo di riscaldamento prescritto prima dell’avviamento.
• Separatore d’olio: rimuove la nebbia d’olio dalla linea di scarico e riporta l’olio nel carter. Un ritorno affidabile evita la carenza di lubrificazione dei cuscinetti e l’accumulo di olio nell’evaporatore, soprattutto in presenza di tubazioni lunghe.

Protezione del compressore

• Pressostato di alta pressione: arresta il compressore in caso di pressione di scarico eccessiva. Verificare la presenza di sporcizia sul condensatore, un flusso d’aria insufficiente, gas incondensabili o una temperatura ambiente elevata.
• Pressostato di bassa pressione: arresta il compressore in caso di pressione di aspirazione eccessivamente bassa. Verificare la presenza di una carica insufficiente di refrigerante, ghiaccio sull’evaporatore, ostruzioni o guasti al dispositivo di espansione.
• Protezione differenziale dell’olio: controlla la differenza tra la pressione di mandata della pompa dell’olio e la pressione del carter, confrontandola con il valore minimo prescritto dal fabbricante.
• Protezione termica da sovraccarico: disinserisce l’alimentazione di un motore che si sta surriscaldando.
• Accumulatore di aspirazione: trattiene il liquido prima del compressore, consentendone l’evaporazione graduale e un ritorno controllato dell’olio.

Individuare la causa degli interventi delle protezioni prima di riavviare.

Guasti comuni e diagnosi

• Colpi di liquido: un surriscaldamento insufficiente, avviamenti con presenza di refrigerante liquido o valvole di espansione difettose consentono l’ingresso di liquido, danneggiando valvole, pistoni e bielle. Mantenere valori corretti di carica e surriscaldamento.
• Temperatura di scarico elevata: un surriscaldamento eccessivo, un rapporto di compressione elevato o una cessione di calore insufficiente possono degradare l’olio e danneggiare i motori.
• Cicli brevi: gli avviamenti frequenti sollecitano gli avvolgimenti e i cuscinetti e sprecano energia. Controllare il dimensionamento, la carica, i dispositivi di controllo e il flusso d’aria.
• Valvole non a tenuta: il flusso inverso e la riespansione del gas riducono il rendimento volumetrico, aumentano il tempo di funzionamento e possono aumentare la corrente assorbita.
• Corrente di funzionamento: una corrente bassa può indicare una carica insufficiente; una corrente alta può indicare una sovraccarica. Confermare mediante misure di pressione e temperatura.
• Guasti elettrici: verificare la continuità e la resistenza di isolamento degli avvolgimenti dopo averli isolati elettricamente. In caso di bruciatura del motore, arrestare l’impianto e pulire il circuito comune prima di riavviare; acidi e detriti mettono a rischio gli altri compressori.

Regolazione della potenza frigorifera

• Azionamenti a inverter: variano la velocità in base alla richiesta, riducono la corrente di avviamento e limitano i cicli di avvio e arresto. I motori in corrente continua senza spazzole con rotori al neodimio possono funzionare in combinazione con valvole di espansione elettroniche.
• Parzializzazione dei cilindri: mantiene aperte determinate valvole di aspirazione, riducendo la cilindrata effettiva mentre il motore è in funzione.
• Valvole a cassetto dei compressori a vite: variano il volume effettivo di compressione per regolare la potenza frigorifera in modo continuo o a gradini.
• Centrali multicompressore: inseriscono a gradini più compressori su un unico circuito, adeguandosi al carico e mantenendo parte della potenza frigorifera in caso di guasto di un compressore.
• Bypass del gas caldo: riporta il gas di scarico verso l’aspirazione; comporta uno spreco di energia rispetto a un’effettiva riduzione della potenza frigorifera.

Efficienza e condizioni di funzionamento

Rapporto di compressione = pressione assoluta di scarico ÷ pressione assoluta di aspirazione. Rapporti più elevati aumentano il lavoro e la temperatura di scarico e riducono il rendimento volumetrico a causa della riespansione del gas nello spazio morto.

Mantenere una pressione di aspirazione relativamente alta, una pressione di condensazione bassa e il surriscaldamento minimo compatibile con la sicurezza. Isolare le linee di aspirazione per evitare apporti di calore e formazione di condensa.

Gli esempi di condizioni nominali utilizzano 18 K di surriscaldamento, 6 K di sottoraffreddamento e un limite massimo di surriscaldamento di 20 K per il raffreddamento del motore. Applicare i limiti e le correzioni delle prestazioni nominali specificati dal fabbricante.

Consiglio per l’esame: distinguere i danni da liquido dovuti a un surriscaldamento basso dai danni da surriscaldamento eccessivo del compressore dovuti a un surriscaldamento alto del vapore. Utilizzare le pressioni assolute per calcolare il rapporto di compressione.