Principi e Funzionamento del Ciclo di Climatizzazione Automobilistica

Sintesi sul Sistema di Aria Condizionata (UD1)

L'obiettivo principale è ridurre e controllare la temperatura, l'umidità e la purezza dell'aria all'interno dell'abitacolo.

La temperatura ideale in cabina è di circa 21 °C a 24 °C e l'umidità relativa tra il 40% e il 70%. I sistemi utilizzati sono del tipo detto a ciclo continuo.

Obiettivi del Sistema di Climatizzazione

• Ottenere nel più breve tempo possibile una temperatura costante e mantenerla confortevole all'interno del veicolo.
• Avere una gamma di temperature selezionate per garantire il comfort, a seconda delle condizioni climatiche esterne e della fisiologia del conducente.
• Mantenere la giusta umidità nella cabina ed evitare la condensa sul parabrezza.

Cambiamenti di Stato

È il passaggio di un elemento fisico da uno stato all'altro (solido, liquido e gassoso).

Tipi di Cambiamenti di Stato

• FUSIONE: Passaggio dallo stato solido a quello liquido.
• SOLIDIFICAZIONE: Passaggio dallo stato liquido a quello solido.
• EVAPORAZIONE: Passaggio di un fluido dallo stato liquido a quello gassoso.
• CONDENSAZIONE: Passaggio di un fluido dallo stato gassoso a quello liquido.
• SUBLIMAZIONE: Trasformazione di un solido in gas (direttamente).

I sistemi A/C basano il loro funzionamento sullo scambio di calore.

Il raffreddamento è realizzato dai cambiamenti di stato prodotti nell'evaporazione e nella condensazione.

L'evaporazione avviene per assorbimento di calore.

La condensazione trasferisce il calore verso l'esterno.

Fattori che Determinano le Condizioni di un Gas Ideale

I fattori chiave sono: PRESSIONE, VOLUME e TEMPERATURA.

Se si variano tali quantità, il gas subisce una trasformazione.

Le Fasi del Ciclo Frigorifero

1. Compressore

Aumenta la pressione del fluido (refrigerante) da bassa ad alta. Il refrigerante entra come vapore a bassa pressione e bassa temperatura ed esce come vapore ad alta pressione e alta temperatura (circa ± 80 °C), con una pressione di uscita di circa 12 bar.

2. Condensatore

Il vapore ad alta pressione e alta temperatura (circa ± 50 °C) entra nel condensatore. Qui avviene il trasferimento di calore verso l'esterno (rigetto di calore), grazie all'azione dell'aria esterna e delle ventole. Il refrigerante passa dallo stato gassoso (vapore) a quello liquido (liquefazione), mantenendo l'alta pressione ma con una temperatura media/alta.

3. Filtro Essiccatore

Il liquido ad alta pressione e temperatura media (circa ± 45 °C) passa attraverso il filtro essiccatore, che rimuove sporco e umidità.

4. Valvola di Espansione (Riduttore di Pressione)

Il fluido entra nella valvola di espansione. Qui la pressione viene drasticamente ridotta (da circa 12 bar a circa 3,5 bar) e la temperatura scende a circa ± 5 °C. Questa caduta di pressione e temperatura provoca la vaporizzazione parziale del liquido (circa il 20%), trasformando il fluido in una miscela di liquido e vapore a bassa pressione e bassa temperatura.

5. Evaporatore

La miscela liquido + vapore a bassa pressione e bassa temperatura (circa ± 5 °C) entra nell'evaporatore. L'aria ambiente (che entra nell'abitacolo) passa attraverso l'evaporatore, cedendo calore al refrigerante. Il liquido assorbe questo calore e si trasforma completamente in vapore (gas). La temperatura dell'aria che entra nell'abitacolo si raffredda (da circa ± 10 °C a ± 5 °C). Il fluido esce dall'evaporatore come vapore a bassa pressione e bassa temperatura, pronto per tornare al compressore.

Sintesi del Ciclo

Flusso del Refrigerante:

1. COMPRESSORE (Vapore ad Alta Pressione, ± 80 °C)
2. CONDENSATORE (Liquefazione, ± 50 °C)
3. FILTRO ESSICCATORE
4. VALVOLA DI ESPANSIONE (Espansione, ± 5 °C)
5. EVAPORATORE (Vaporizzazione, ± 5 °C)
6. Ritorno al COMPRESSORE

Funzioni dei Componenti Principali

• COMPRESSORE: Aumenta la pressione del fluido e ne provoca il movimento nel circuito.
• CONDENSATORE: Permette la trasformazione del fluido da vapore a liquido (rigetto di calore).
• FILTRO ESSICCATORE: Rimuove sporcizia e umidità dal circuito.
• VALVOLA DI ESPANSIONE: Provoca una diminuzione della pressione del liquido refrigerante e ne riduce il punto di ebollizione per una corretta evaporazione.
• EVAPORATORE: Assorbe il calore generato all'interno dell'abitacolo e raffredda l'aria che vi entra.

Il Refrigerante

Caratteristiche Ideali

• Basso punto di congelamento.
• Basso punto di ebollizione.
• Bassa infiammabilità.
• Non corrosivo o ossidante.
• Facile da miscelare con lubrificanti speciali.
• Adattabile alle normative ambientali.

Il più usato è l'R134a. Il suo punto di ebollizione è di -26,5 °C a pressione atmosferica e ha un punto di congelamento di -101 °C.

L'Olio Lubrificante

Caratteristiche

• Non schiumogeno.
• Non congelare.
• Deve essere in grado di miscelarsi con il liquido refrigerante.
• Deve essere purificato e secco, per evitare la formazione di ghiaccio nel circuito.

Si utilizza tipicamente olio sintetico tipo PAG (Poli Glicole Alchilico).

Norme di Manipolazione e Smaltimento

• I contenitori devono essere sempre chiusi.
• Smaltire come rifiuto pericoloso.
• Non usare olio esausto.
• Rispettare la data di scadenza.
• Non mescolare oli minerali con oli sintetici.