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I FLUIDI REFRIGERANTI

I fluidi refrigeranti sono il mezzo tramite il quale si realizza il trasporto di calore nel circuito refrigerante.
Esistono molti tipi differenti di fluidi refrigeranti per rispondere alle varie esigenze dell'industria del freddo ma si possono riscontrare caratteristiche comuni a molti di essi:

• • non infiammabilità
• • non tossicità;
• • pressioni di funzionamento non inferiori a quella atmosferica (per evitare ingresso di aria atmosferica nel circuito in caso di guasto) ma allo stesso tempo non eccessivamente elevate per ridurre l'ingombro e il costo dei macchinari;
• • elevato calore latente di evaporazione: ovvero elevata capacità di assorbire calore durante il processo di evaporazione;
• • ridotto volume specifico allo stato di vapore;
• • ridotta temperatura di condensazione;
• • buona compatibilità con gli oli lubrificanti;
• • assenza di effetti corrosivi sui metalli;
• • facilità di individuazione delle perdite;
• • basso costo;
• • facile reperibilità

Fino a pochi anni fa l'industria della refrigerazione per basse e medie potenzialità faceva largo uso di due principali famiglie di gas refrigeranti che ben racchiudevano le caratteristiche di cui sopra: i clorofluorocarburi totalmente alogenati (CFC - tipo Freon R11, Freon R12, ecc.) e gli idrofluorocarburi parzialmente alogenati (HCFC - tipo Freon R22, ecc.).

Queste due famiglie (prevalentemente la prima) sono però responsabili del famigerato "Buco nell'Ozono" a causa del loro comportamento quando raggiungono la stratosfera pertanto, nel corso degli anni, si è cercato prima di contingentarne l'uso per poi vietarlo completamente a partire dal 01/01/2004.
Sfortunatamente queste limitazioni sono applicate unicamente all'interno della comunità europea mentre stati, quali ad esempio USA e Cina, grandissimi produttori e utilizzatori di CFC e HCFC non hanno adottato misure altrettanto restrittive.
Per ovviare al problema dell'inquinamento ambientale (Buco nell'Ozono e Effetto Serra) sono stati studiati dei nuovi fluidi refrigeranti con prestazioni similari ai vecchi ma con impatti ambientali ridotti o nulli. L'impiego su vasta scala di questi nuovi fluidi è però avvenuto gradualmente negli anni per la necessità di modificare, e a volte riprogettare completamente, gli impianti esistenti.

Le problematiche di riprogettazione degli impianti sono particolarmente sentite nel campo della climatizzazione ambientale dove non è stato possibile trovare un fluido che possa sostituire senza problemi il Freon R22 (contrariamente a quanto è avvenuto nell'industria dei frigoriferi dove il Freon R134a sostituisce perfettamente il Freon R12). Per trovare un giusto compromesso fra impatto ambientale, costi di produzione/gestione e riprogettazione degli impianti molti dei nuovi fluidi sono miscele di vari composti e a seconda del loro comportamento vengono definiti: Azeotropi, Quasi-Azeotropi e Zeotropi.

Azeotropi: sono miscele che non cambiano né la loro composizione volumetrica né la loro temperatura di saturazione durante l'evaporazione (assenza di effetto glide);

Quasi-Azeotropi: presentano un leggero effetto glide che tuttavia non compromette le prestazione e il funzionamento dell'impianto.

Zeotropi: presentano un marcato effetto glide che può compromettere il corretto funzionamento di un impianto. In fase di progetto dei macchinari bisogna tenere conto di questo problema se si intende utilizzare un fluido zeotropo.

Nel documento che potete consultare cliccando qui sono riportate le caratteristiche dei principali fluidi refrigeranti.

I principali refrigeranti utilizzati possono essere raggruppati in 5 macrogruppi in funzioni della loro struttura molecolare:

CFC (Clorofluorocarburi): rappresentano i primi fluidi refrigeranti artificiali. Sono composti da atomi da Cloro Fluoro e Carboni e sono estremamente stabili dal punto di vista chimico. Queste caratteristiche li hanno resi molto popolari ma la presenza di Cloro e Fluoro li rendono estremamente dannosi per l'ambiente. Sono ritenuti tra i principali responsabili del buco nell'ozono e corresponsabili dell'effetto serra.

HCFC (idroclorofluorocarburi): sono molto simili ai clorofluorocarburi ma la sostituzione parziale del Cloro con l'Idrogeno li rende meno stabili una volta dispersi in atmosfera riducendone la dannosità. La minore quantità di Cloro li rende meno pericolosi per lo strato di ozono atmosferico.

HFC (idrofluorocarburi): il cloro contenuto nei due precedenti raggruppamenti è stato interamente sostituito dal Idrogeno il che rende questi refrigeranti inermi nei confronti del ozono atmosferico. Le loro prestazioni sono però meno elevate dei CFC o HCFC e pertanto il loro utilizzo allo stato puro è limitato agli impianti di piccola potenzialità (prevalentemente frigoriferi domestici con R134a).

HC (idrocarburi alcani): si tratta di refrigeranti composti esclusivamente da atomi di Carboni e Idrogeno. Questi composti sono già naturalmente presenti in atmosfera e pertanto non rappresentano un rischio dal punto di vista ambientale. Trattandosi di idrocarburi esistono però problematiche di sicurezza in merito al loro utilizzo specialmente per quantitativi elevati. Allo stato attuale l'unico uso diffuso è fatto nella refrigerazione domestica con frigoriferi funzionanti a R600a (isobutano) dove i bassissimi quantitativi necessari (pochi grammi) li rendono perfettamente sicuri ed estremamente perfomanti.

Miscele di vari refrigeranti: le miscele di più refrigeranti rappresentano il miglior compromesso finora ottenuto fra la tutela ambientale e le necessità tecniche. Non sono comunque prive di inconvenienti in quanto spesso sono realizzate con componenti dalle caratteristiche termodinamiche differenti che possono creare marcati problemi di effetto glide.

Refrigeranti naturali: rappresentano un campo ancora molto poco conosciuto nell'ambito della refrigerazione: i principali esponenti di questa categoria sono l'ammoniaca e l'anidride carbonica.
Pur garantendo ottime prestazioni frigorigene e un impatto ambientale (effetto serra e buco ozono) nulli  hanno uno scarso utilizzo in quanto presentano altri problemi:
-elevata tossicità se inalati;
-infiammabilità;
-elevate pressioni di esercizio (>100Bar per il CO2);
-impossibilità di impiego in circuiti in rame (ammoniaca);
A causa di queste problematiche l'ammoniaca e la CO2 hanno un impiego poco diffuso e limitato ad impianti di grandi dimensioni (centri commerciali, palaghiaccio, ecc. ecc.).
Tra i refrigeranti naturali possono essere annoverati anche gli idrocarburi trattati precedentemente.

Principali Refrigeranti - Refrigeranti "tradizionali"

Refrigeranti DI NUOVA GENERAZIONE

Di seguito trovate una piccola tabella comparativa fra il Freon R22 (HCFC-22) e i due suoi attuali sostituti: l'R407c (HFC 407C) e l'R410a (HFC410a).

Freon è un marchio registrato dalla Du Pont.