Altri campi di applicazione in cui è richiesto l’uso di sistemi di refrigerazione sono quello aerospaziale, la superconduttività o la criogenia. Di seguito, in modo schematico, Inditer spiega in questo post come funziona il ciclo di refrigerazione industriale.
La refrigerazione industriale | Inditer
La refrigerazione industriale è uno dei grandi pilastri della nostra società. Attraverso la produzione di freddo, ovvero grazie al processo che consiste nell’abbassare o mantenere la temperatura di un prodotto o di uno spazio, è possibile il trasporto e la conservazione di prodotti deperibili, oltre a un’enorme quantità di processi industriali fondamentali per la nostra vita quotidiana.
In Inditer lavoriamo ogni giorno sui componenti principali del ciclo di refrigerazione, grazie alla produzione di un’ampia gamma di prodotti per adattarsi sempre alle esigenze del cliente. Tra questi prodotti figurano evaporatori, condensatori e gas cooler, posizionandoci all’avanguardia della tecnologia per migliorare le prestazioni e, con esse, l’efficienza degli impianti industriali di refrigerazione.
Dove possiamo trovare questi sistemi di refrigerazione industriale?
La refrigerazione industriale è presente in diversi campi di applicazione:
- Industria alimentare: conservazione degli alimenti, maturazione dei prodotti (frutta), lavorazione di cibi pronti, industria della carne, latticini… Va sottolineato che attualmente si stima che il 70% degli alimenti venga refrigerato o congelato, il che ci dà l’idea dell’importanza del freddo industriale nella nostra vita quotidiana.
- Trasporto e distribuzione di alimenti: è fondamentale non interrompere la catena del freddo per preservare le caratteristiche dei prodotti refrigerati.
- Medicina e salute: è di vitale importanza in molti processi sanitari. Ad esempio, la conservazione dei vaccini tra i 2 °C e gli 8 °C è necessaria per un loro corretto utilizzo.
- Industria chimica: in questo settore sono solitamente necessari gas a pressione a temperature speciali per la produzione di sostanze organiche, inorganiche, pigmenti, plastiche, fibre e prodotti chimici. Nell’industria petrolifera, il freddo viene utilizzato anche nei sistemi di controllo della pressione del vapore o per modificare i rapporti di solubilità.
- Generazione di energia: a volte la generazione di energia elettrica avviene tramite apparecchiature a combustione interna per le quali sono necessari sistemi di refrigerazione specifici.
- Altri campi di applicazione in cui è richiesto l’uso di sistemi di refrigerazione sono quello aerospaziale, la superconduttività o la criogenia.
Di seguito, in modo schematico, Inditer spiega in questo post come funziona il ciclo di refrigerazione industriale.
Cos’è il ciclo di refrigerazione industriale?
Il ciclo di refrigerazione consiste, grazie a un insieme di elementi, nell’assorbire calore dal mezzo che desideriamo refrigerare e trasferire successivamente tale calore all’ambiente mediante la circolazione di un fluido refrigerante, generata attraverso un lavoro. Questo fluido refrigerante possiede caratteristiche diverse a seconda di quello selezionato, il che gli conferisce qualità più o meno vantaggiose nel trasmettere energia in determinate condizioni di pressione e temperatura. È importante essere consapevoli dei suoi limiti e della sua influenza sull’ambiente circostante, rispettando sempre il Regio Decreto 552/2019, “Regolamento di sicurezza per impianti frigoriferi e relative istruzioni tecniche complementari”
I componenti del ciclo di refrigerazione di base, spiegati nella sezione seguente, si riferiscono a impianti a compressione (> 99% attualmente, per prestazioni e campo di applicazione); il restante 1% è costituito da impianti ad assorbimento, generalmente acqua-bromuro di litio, o ad aria.
Componenti del ciclo di refrigerazione industriale
Gli elementi base del ciclo di refrigerazione sono i seguenti:
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Il compressore
La sua funzione è quella di comprimere i gas provenienti dall’evaporatore, aumentandone la pressione e quindi la temperatura. All’uscita del compressore, ci troveremo a una pressione elevata e con una temperatura superiore alla sorgente calda, pronti quindi per l’ingresso nel condensatore. Il lavoro svolto dal compressore influirà sul consumo energetico, rendendo il suo dimensionamento e controllo un parametro fondamentale per il rendimento totale dell’impianto.
Esistono diversi tipi di compressori; i più comuni nella refrigerazione sono i compressori a spostamento positivo, in particolare quelli alternativi per potenze medio-basse e quelli a vite per potenze medio-alte.
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Il condensatore
È l’elemento incaricato di dissipare la potenza termica assorbita nell’evaporatore e la potenza di compressione del compressore. Esistono diversi tipi di condensatori, tra cui spiccano:
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- Torri di raffreddamento (sistemi aperti e chiusi)
- Condensatore evaporativo
- Aerocondensatore a secco
- Gas Cooler, nel caso della CO2 come refrigerante, in regime transcritico
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La valvola di espansione
La sua funzione è quella di generare una caduta di pressione tra il condensatore e l’evaporatore. Alla valvola di espansione deve arrivare solo liquido, per cui è comune trovare un ricevitore di liquido all’uscita del condensatore per assicurarsi che non vi sia presenza di gas all’ingresso di tale valvola.
Attualmente le valvole di espansione più comuni nella refrigerazione commerciale e industriale sono quelle termostatiche ed elettroniche; con esse siamo in grado di controllare la portata di refrigerante che arriverà all’evaporatore e, di conseguenza, le condizioni del nostro sistema. Questo controllo, nel caso dell’espansione secca, si affida alle sonde di temperatura e pressione che regolano il surriscaldamento all’uscita dell’evaporatore, evitando così il pericoloso ingresso di liquido nell’aspirazione del compressore.
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L’evaporatore
È l’elemento incaricato di assorbire l’energia termica dal mezzo da raffreddare, sfruttando il cambiamento di stato (da liquido a gas), ovvero il calore latente. Solitamente sono scambiatori a pacco alettato con ventilazione forzata. Esistono numerose strutture a seconda dell’applicazione, le più comuni sono:
- Evaporatore cubico
- Evaporatore a doppio flusso o a soffitto
- Evaporatore a basso profilo
- Evaporatore a parete
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Elementi ausiliari
È importante sottolineare che, oltre a questi elementi base presenti in ogni sistema di refrigerazione a compressione, possiamo trovare numerosi elementi ausiliari, tra cui:
Valvole di intercettazione, di ritegno e di sicurezza, filtri deidratatori, spie di passaggio, ricevitori di liquido, separatori d’olio, sifoni, eiettori, ecc.
Funzionamento del ciclo di refrigerazione industriale
In modo molto sintetico, il funzionamento del ciclo di refrigerazione industriale è il seguente:
Il fluido refrigerante viene aspirato dal compressore fino alla pressione di condensazione; in questo processo aumenta la sua pressione e con essa la sua temperatura al di sopra delle condizioni ambientali. Affinché questo processo sia fattibile, è necessario un consumo elettrico che permetta questa compressione meccanica.
Una volta che il refrigerante si trova alla pressione di alta, passa al condensatore. È necessaria una differenza di temperatura tra la sorgente calda e la temperatura di evaporazione. In base a questa differenza e ai materiali dello scambiatore, avremo un’apparecchiatura di una certa dimensione. Nel condensatore il fluido passa dallo stato gassoso allo stato liquido, dissipando il calore all’esterno.
Questo liquido ad alta pressione che esce dal condensatore entra nella valvola di espansione, che ha il compito, oltre al controllo della portata nel sistema, di ridurre la pressione del refrigerante mediante una strozzatura fino alla pressione di evaporazione, chiamata anche pressione di bassa.
Nell’evaporatore viene assorbito il calore dal mezzo da raffreddare sfruttando il calore latente esistente nel cambiamento di fase, in questo caso da liquido a gas. È necessario, allo stesso modo del condensatore, un salto termico tra la sorgente fredda e la temperatura di evaporazione affinché avvenga il trasferimento di calore.
Una volta che il refrigerante esce dall’evaporatore in stato gassoso, rientra nel compressore ricominciando il ciclo.
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