Gas Refrigeranti
e atterzzature

I gas refrigeranti, largamente utilizzati nei mercati della climatizzazione e della refrigerazione, vengono chiamati anche fluidi refrigeranti ed intervengono nel ciclo frigorifero con il ruolo di spostare il calore da una sorgente calda ad una sorgente fredda. Affinché tale processo vada a buon fine è necessario che il refrigerante abbia:

• un’elevata densità sia nello stato aeriforme che in quello liquido
• un’elevata entalpia di vaporizzazione (è il calore richiesto per vaporizzare una mole di sostanza al suo punto di ebollizione a pressione standard)
• un’elevata capacità termica
• un’elevata stabilità nelle condizioni di utilizzo

Infine, i fluidi possono essere sia di tipo naturale, come l’ammoniaca e l’anidride carbonica, sia di tipo artificiale, conosciuti meglio sotto il nome di Freon e derivanti dal metano e dall’etano

Tipi di gas refrigeranti

Considerando la composizione chimica possono essere suddivisi in:

• CFC: come da sigla, le sostante che appartengono a questa categoria hanno una molecola composta da Carbonio, Fluoro e Cloro. Come noto, l’utilizzo di questi gas è stato vietato dal Protocollo di Montreal poiché, contenendo cloro, risultano essere molto dannosi per l’ozono.
• HCFC: le sostanze inerenti a tale categoria sono composte da Carbonio, Fluoro, Cloro ed Idrogeno. Quest’ultimo ha il compito di sostituire parte delle molecole di Cloro presenti nella miscela riducendo il potenziale danno causato allo strato di ozono. Nonostante ciò il sopracitato Protocollo ha vietato l’uso anche di queste sostanze.
• HFC: contengono Idrogeno, Fluoro e Carbonio. L’assenza di Cloro li rende totalmente innocui per l’ozono atmosferico. Tuttavia, contenendo Fluoro, che ha un elevato effetto serra, molti Paesi stanno proponendo anche la loro abolizione a favore di soluzioni alternative.

Classificazione internazionale ASHRAE

Il prefisso è comune ad ogni gas refrigerante ed è costituito dalla lettera “R”. Ciò che cambia è il suffisso che assume specifici numeri o lettere in base alla natura del fluido.

Il suffisso per i fluidi puri si compone di due o tre cifre:

• La prima cifra, parendo da destra, indica il numero di atomi di fluoro che compongono la molecola;
• La seconda cifra indica il numero degli atomi di idrogeno aumentato di uno;
• La terza rappresenta il numero degli atomi di carbonio diminuito di uno (se pari a zero allora viene omessa).

Ora, considerando le miscele, è importante sottolineare che queste ultime possono essere o zeotrope, dove i componenti hanno temperature di evaporazione diverse, o azeotrope, in cui i componenti hanno la stessa temperatura di evaporazione. Le prime sono identificate con la serie 400 mentre le seconde appartengono alla serie 500.

Infine, il suffisso dei composti organici è associato alla serie 600 e quello degli inorganici alla serie 700, a cui viene aggiunto il numero riguardante la massa molecolare dei componenti.

Immagazzinamento e trasposto dei fluidi refrigeranti

I gas vengono immagazzinati in bombole, appositamente progettate, ad una pressione variabile tra i 30 ed i 60 bar. A questa pressione il gas è nello stato liquido: nonostante ciò le bombole non vengono mai riempite del tutto poiché si forma un equilibrio con la fase vapore che si concentra nella testa della bombola. Questo può rappresentare un problema per le miscele azeotropiche in quanto lo stato aeriforme ha una composizione diversa da quella dello stato liquido, ma le bombole più avanzate dispongono di un doppio rubinetto: uno per la forma gassosa ed uno per la forma liquida.

Serie dei gas refrigeranti in dettaglio

Per concludere il percorso panoramico sui fluidi presi in esame si può osservare come questi possano essere classificati in diverse serie in base alle loro caratteristiche chimiche. Infatti, si hanno:

• Serie R000: include i composti derivanti dal metano
• Serie R100: che invece include quelle ricavati dall’etano
• Serie R200: dove è il propano l’elemento da cui si realizzano i composti
• Serie R300: indica i composti derivanti dal butano
• Serie R400: come visto in precedenza, questa serie caratterizza le miscele zeotropiche
• Serie R500: associata alle miscele azeotropiche
• Serie R600: indicativa di tutti i composti di natura organica
• Serie R700: che, a differenza della precedente, indica tutti i composti di natura inorganica
• Serie R1000: include i composti organici insaturi e derivanti dagli alcheni
• Serie R7000: in cui vi rientrano tutti i composti inorganici aventi massa molecolare maggiore a 99 unità di massa atomica.