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Introduzione

Come visto, nel caso si debba procedere alla sostituzione del compressore, la scelta deve tenere conto di una serie di fattori che influenzano direttamente la resa frigorifera dello stesso, ossia la sua capacità di far freddo. Oltre al lavoro utile che il compressore deve essere in grado di fare, però, si deve tenere conto anche dell’energia che il compressore necessita per compiere il lavoro che gli viene richiesto.

Per avere conoscenza di quanta energia il compressore deve avere in ingresso, ancora una volta è necessario tenere conto del modello, ossia se di tipo LBP, HBP o AC. Infatti la potenza necessaria per la compressione dipende anche dalla densità del gas che viene aspirato.

Variabilità delle condizioni di lavoro

La pressione di evaporazione può variare, per il medesimo impianto frigorifero, durante il suo funzionamento. Occorre essere consapevoli, quindi, che ogni qualvolta la bassa pressione varia, questo comporta delle conseguenze sul raffreddamento del motore, proprio a causa della differente densità del gas che lo attraversa. Ad esempio in un impianto frigorifero in difetto di carica è normale attendersi una bassa pressione di evaporazione, quindi una ridotta densità del gas che viene aspirato e, come detto, un raffreddamento inferiore del compressore stesso. Tutti i frigoristi sanno che in un impianto che lavora scarico (a causa di una perdita o qualche altro inconveniente) il compressore lavora ad alte temperature tanto che, può anche accadere che venga fermato dalla protezione termica.

Potenza assorbita dal motore

La diversa densità del gas aspirato non ha conseguenze solo sul raffreddamento del compressore e dei suoi componenti. Anche lo sforzo che si deve compiere per portare il gas dalla bassa pressione all’alta pressione dipende dalla densità del gas. Infatti, risulta più faticoso comprimere un gas denso, rispetto ad uno più rarefatto. Per convincerci di ciò possiamo immaginare il gas come un insieme di tante particelle, libere di muoversi in maniera indipendente una dalle altre, distanziate tra di esse. Come si può vedere in figura 1, tra le singole particelle ci sono degli spazi vuoti: se il gas è denso tali spazi sono ridotti e le particelle si trovano piuttosto vicine le une alle altre. Se invece la densità del gas è inferiore, nel medesimo volume troviamo un numero di particelle minore, fatto che porta inevitabilmente le particelle stesse a trovarsi più “isolate” dalle altre. In quest’ultimo caso i vuoti sono maggiori, il che equivale a dire che sarà più agevole avvicinare tra loro le particelle durante la compressione. In un gas più denso invece, al momento della compressione, si deve compiere più fatica per avvicinare tra loro le varie particelle, proprio perché gli interspazi sono già ridotti. Lo sforzo maggiore che il pistone deve compiere per la compressione si traduce in una richiesta maggiore di lavoro e quindi in un assorbimento più elevato di potenza elettrica.

Da tutto ciò discende che in un compressore HBP è necessario poter disporre di una potenza  del motore elettrico superiore a quella necessaria in un compressore LBP di uguale cilindrata. In sostanza ciò significa che a parità di massa di gas da comprimere, aumentandone la sua pressione di evaporazione è necessario compiere più fatica quando si desidera comprimerlo. La tabella 1 riporta i dati caratteristici di un compressore aperto alternativo funzionante a R134a. Come si può osservare sia la resa frigorifera che la potenza necessaria alla compressione aumentano all’aumentare della temperatura di evaporazione. In particolare, passando da una temperatura di -20 °C ad una di +10 °C si ha un aumento della resa frigorifera da 5,06 kW a 23,84 kW (+371%) ed un corrispondente aumento della potenza assorbita all’asse per rendere possibile la compressione da 3,41 HP a 6,62 HP (+94,1%). Tali dati confermano quanto già detto in precedenza, ossia la dipendenza sia della resa frigorifera che della potenza assorbita dalla temperatura di evaporazione: in particolare si può notare come all’aumentare di quest’ultima crescano notevolmente le prestazioni complessive del compressore (resa frigorifera/potenza assorbita).

Campo di funzionamento

Consideriamo la tabella 2. In essa sono riportati i dati per due modelli di compressori, uno LBP e uno HBP, della medesima cilindrata, funzionanti a R134a. Il ciclo frigorifero è il medesimo per entrambi, con temperatura del gas in aspirazione di 32 °C. Come si vede, il compressore HBP ha una potenza maggiore di quella del gemello LBP, per le ragioni appena dette. Entrambi i modelli possono funzionare a temperature di evaporazione che vanno da -25 a -10 °C. Ma il modello HBP offre una resa frigorifera inferiore all’analogo modello LBP per basse temperature di evaporazione (da -25 °C a -15 °C), cioè al di fuori del suo range ottimale di funzionamento. La situazione si inverte per alte temperature di evaporazione (da -10 °C in poi)

L’importanza della scelta

Alla luce delle considerazioni fino ad ora fatte, è possibile prevedere cosa succede quando nella sostituzione del compressore non si tiene conto del fatto che il compressore sia del tipo HBP o LBP.

Se per errore si sostituisce un compressore LBP con uno HBP, il nuovo compressore risulterà avere una potenza meccanica troppo elevata rispetto a quella necessaria e che era invece garantita dal modello LBP, a parità di cilindrata. Nello stesso tempo tale compressore non verrà ben raffreddato dal gas aspirato in quanto esso risulterà avere una bassa densità e quindi una bassa capacità raffreddante. Con tali premesse è prevedibile che il compressore lavori molto surriscaldato, con la possibilità che intervenga la protezione termica ad arrestarlo.

Viceversa, se si monta un modello LBP al posto di un compressore HBP, il nuovo compressore risulterà essere inadeguato per comprimere il gas molto denso che gli arriva. Infatti, in tale caso, al compressore viene richiesta una certa potenza che non è in grado di fornire: se di tipo ermetico o semiermetico il motore elettrico tende ad andare sotto sforzo con conseguente aumento dell’intensità della corrente assorbita e surriscaldamento degli avvolgimenti. Anche in questo caso, nonostante la buona azione raffreddante svolta dal gas denso aspirato, il compressore è probabile che si surriscaldi troppo e venga fermato dalle protezioni esistenti.