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giovedì, 23 Maggio 2024
  • Freddo e caldo sotto controllo

    Vogliamo dedicare le prossime pagine a un argomento che interessa sia gli operatori del settore sia gli utenti: la manutenzione dei sistemi di climatizzazione, con una breve illustrazione di quelli che sono gli strumenti principali utilizzati per effettuare operazioni di routine come la carica e la pulizia degli impianti.
    Sebbene su questa testata sia stato già trattato il funzionamento vero e proprio di un impianto di aria climatizzata, vi riproponiamo, in maniera molto succinta, i riferimenti principali a cui porre attenzione per poter operare la manutenzione degli impianti in maniera corretta.
    Il primo concetto fondamentale da ricordare è che l’energia termica, o se volete il calore, passa solo da un corpo caldo a uno più freddo: è ciò che la fisica ci ha insegnato a oggi. Un climatizzatore in generale viene associato alla capacità di raffreddare un ambiente caldo, ma questa erronea e semplicistica visione del fenomeno andrebbe rivista. Un climatizzatore infatti è anche in grado di eliminare l’umidità dall’ambiente e questo è il motivo per cui, anche nelle giornate invernali, soprattutto in quelle tipicamente piovose, è basilare l’uso dell’aria condizionata per poter evitare l’appannamento delle superfici vetrate.
    Tornando invece alla questione più propriamente tecnica, è evidente comunque che per poter raffreddare l’abitacolo sarà necessario sfruttare la legge fisica di cui abbiamo appena parlato. In parole più semplici sarà sufficiente creare una sorgente a temperatura superiore a quella dell’abitacolo per poter prelevare calore dall’abitacolo stesso. Per concludere il discorso prettamente fisico ricordiamo che, affinché ciò sia possibile, sarà necessario introdurre nel sistema analizzato una certa quantità di lavoro. Cosa che avviene proprio con il compressore del climatizzatore.


    Funzionamento schematico di un impianto di climatizzazione
    Spostiamoci ora su un piano più pratico rispetto alle argomentazioni trattate nell’introduzione e vediamo come funziona un impianto di condizionamento. Il circuito più semplice si compone di un evaporatore, di un compressore, di un condensatore e di una valvola di laminazione. L’assorbimento di calore all’interno dell’abitacolo è un’operazione affidata a particolari fluidi di lavoro come per esempio l’R22, oggi non più ammesso, o l’R134a. La caratteristica fondamentale che rende questi fluidi abili per questo tipo di lavoro è quella di bollire, in corrispondenza della pressione atmosferica, a temperature molto basse. Quando infatti un fluido di questo tipo si espande, assorbe calore, mentre se lo si comprime condensa e cede calore alla sorgente più fredda. Il percorso tipo è quindi il seguente: il fluido di lavoro giunge liquido all’evaporatore, a una pressione e a una temperatura tali da poter assorbire calore mantenendo invariata la propria temperatura. Il fluido cambia la sua fase passando da liquido a gas lungo un processo che consente di estrarre calore dalla sorgente che si vuole raffreddare (l’abitacolo). Per poter cedere questo calore accumulato all’esterno il fluido dovrà giungere nel condensatore a una temperatura superiore a quella dell’ambiente. L’azione del compressore produce proprio questo effetto: la pressione del fluido viene innalzata e lo stesso viene inviato al condensatore.
    Il fluido, attraversando il condensatore, passa dalla fase gassosa a quella liquida cedendo calore all’esterno e mantenendo invariata la sua temperatura. Il fluido allo stato liquido si trova ora pronto per ripassare nell’evaporatore ma, prima, è necessario abbassarne la pressione affinché avvenga il processo di ebollizione. Lo scopo viene raggiunto impiegando la valvola di laminazione. Il fluido è quindi in grado di ricominciare il ciclo da capo.


    La manutenzione di un impianto di climatizzazione
    I sistemi di climatizzazione sono impianti concettualmente semplici, ma praticamente molto delicati. Per compromettere l’efficienza di un impianto di climatizzazione basta veramente poco. Perdite, presenza di umidità o di acqua e mancanza di fluido refrigerante sono solo alcune delle situazioni che si presentano tipicamente nella pratica. Per conservare adeguatamente questi sistemi è necessario adottare alcune precauzioni e soprattutto strumenti dedicati.

    Strumenti di scarica e carica di un impianto
    Questo genere di operazione si rende necessario quando, per esempio, l’impianto inizia a essere datato e una sua pulizia diventa fattore imprescindibile per continuare ad avere condizioni di lavoro ottimali. Innanzitutto gli strumenti utilizzati per effettuare la vuotatura di un impianto devono essere in grado di generare condizioni di vuoto spinto all’interno dello stesso. E ciò perché abbattendo in modo deciso la pressione assoluta al suo interno si può essere sicuri che ogni frazione umida sia in grado di evaporare. Tanto per fornire un esempio, si tenga conto che in corrispondenza di una pressione di 0,5 mmHg (millimetri di mercurio) corrispondente a 0.00132 atm l’acqua bolle a una temperatura di circa -24,5 °C. L’estrazione di ogni microparticella di acqua è fondamentale, perché in alcune situazioni questa tende a ghiacciare ostruendo la sezione di passaggio. Evento che in genere si presenta in corrispondenza della valvola di laminazione, dove la pressione è ancora troppo alta e quindi l’acqua presente riesce a solidificare.
    Ma la presenza di acqua nel circuito comporta anche altri inconvenienti di notevole portata: diminuzione della capacità raffreddante dell’impianto e formazione di acidi dannosi che manifestano comportamenti aggressivi (corrosione) nei confronti delle parti in metallo.
    La vuotatura dell’impianto si fa collegando opportune pompe ad ambedue i lati del circuito, quello di alta e quello di bassa. Una volta svuotato l’impianto, è possibile procedere alla sua ricarica. Per quest’ultima, in genere, si inizia dal lato di alta pressione con gas liquido, azione che induce la chiusura della valvola di scarico del compressore. In tal modo il fluido si espanderà in forma di vapore dalla parte di bassa pressione fino a raggiungere il compressore. È evidente che non tutto il fluido refrigerante può essere inserito da questo lato. Giunti a pressioni superiori alle 3 atmosfere sarà necessario interrompere la carica da questo lato e completarla immettendo fluido allo stato di gas dalla parte di bassa pressione. In questo caso però il motore andrà acceso per consentire al compressore di entrare in funzione. A questo punto bisognerà aggiungere la quantità in peso di refrigerante seguendo le indicazioni fornite dal costruttore. Si faccia inoltre attenzione che gli strumenti utilizzati per i vecchi fluidi refrigeranti come l’R12 o l’R22 non sono compatibili con quelli dedicati alla famiglia dell’R134. Ma non solo! Anche l’impianto della vettura, se utilizzato con gas non compatibile, potrebbe deteriorarsi. I primi elementi a dare segni di cedimento saranno quelli in gomma come guarnizioni e O-Rings.


    Caratteristiche di uno strumento di diagnosi
    Uno strumento di diagnosi per impianti di aria climatizzata dovrebbe essere il più completo possibile per poter offrire, con un’unica apparecchiatura, tutti quei servizi che l’autoriparatore deve garantire ai propri clienti. Se per le officine autorizzate il lavoro è, sotto certi aspetti, più semplice, per i riparatori indipendenti la scelta di uno strumento di diagnosi ad ampio spettro è fondamentale per non sprecare risorse economiche.
    I costruttori di strumenti di diagnosi in aftermarket sono numerosi e non spetta a noi citarne uno piuttosto che un altro. Quello che vogliamo ricordare in questo breve paragrafo sono alcune delle più importanti caratteristiche che uno strumento deve avere. Tre interventi basilari che ogni sistema di diagnosi e riparazione deve saper portare a termine con disinvoltura sono: la ricerca delle perdite, i trattamenti antibatterici e naturalmente il lavaggio degli impianti. Si faccia anche attenzione al fatto che passando dalle autovetture ai veicoli industriali, gli impianti di aria climatizzata possono cambiare anche notevolmente, soprattutto in termini di capacità. È molto difficile trovare sul mercato sistemi di diagnosi in grado di coprire un range così elevato, ma alcuni riescono ad avvicinarsi con buona approssimazione.
    Questi strumenti sono solitamente disponibili come struttura trasportabile (la manovrabilità e il peso contenuto sono elementi fondamentali) e al loro interno devono prevedere, ad esempio, un serbatoio per lo stoccaggio del refrigerante, una tastiera di comando resistente alle condizioni di esercizio tipiche di un’officina e chiaramente due manometri, uno per il circuito di bassa e l’altro per quello di alta pressione.
    Le funzioni demandate a questi strumenti sono varie e alcune sono già state citate in precedenza. Ricordiamo però per completezza le seguenti: controllo della funzionalità generale dell’impianto (generalmente mediante l’uso dei due manometri), eliminazione delle impurità e dell’umidità presente nel circuito mediante uso di un filtro deidratatore, eliminazione dell’aria dall’impianto, ricarica dell’impianto.
    Volendo riassumere una tipica procedura di intervento eseguita con uno strumento di diagnosi in pochi punti, possiamo senz’altro affermare che la successione delle operazioni è la seguente: recupero del gas dall’impianto, sua rigenerazione, creazione del vuoto all’interno del sistema, estrazione del lubrificante recuperato con il gas, immissione di quest’ultimo nell’impianto e ricarica del gas all’interno del circuito in quantità esatta come prescritta dal costruttore.


    Il solvente per il lavaggio dell’impianto
    Per il lavaggio degli impianti solitamente viene utilizzato un solvente, che deve possedere alcune caratteristiche fondamentali che lo rendono idoneo e compatibile con gli impianti di aria climatizzata. Premesso che deve essere sicuramente non tossico, per quanto riguarda le proprietà più strettamente tecniche è bene assicurarsi che la sua interazione con le parti in gomma (guarnizioni, O-rings, ecc.) non sia letale per queste ultime. Gran parte dell’efficienza di un impianto di aria climatizzata si ottiene infatti evitando che ci siano perdite, anche piccole, lungo tutto l’impianto. Un solvente che danneggia le guarnizioni provocherà una degradazione precoce del sistema. Il solvente deve inoltre essere in grado di rimuovere i residui di lubrificante dai condotti e dagli scambiatori e deve evaporare con relativa velocità per consentire di passare alla fase successiva nel minor tempo possibile.


    Articolo di Roberto Balotti pubblicato su Notiziario Motoristico (febbraio 2008)

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