1. Descrizione del problema e ambito di applicazione

< ступінь серйозності: Critico (minaccia di arresto di apparecchiature tecnologiche o attivazione di emergenza della protezione) >

Questo manager è destinato ai capi ingegneri dell'affidabilità, ai capi delle officine e ai meccanici di turno delle imprese dell'industria ucraina (metallurgia, ingegneria meccanica, produzione chimica, industria alimentare ed energia). Il manuale riguarda i sistemi di raffreddamento industriale (refrigeratori, torri di raffreddamento, scambiatori di calore a piastre e fascio tubiero, stazioni di pompaggio per circuiti di raffreddamento).

Il sintomo principale in esame: prestazione di raffreddamento insufficiente del sistema, che si manifesta nell'incapacità di raggiungere la temperatura impostata del processo, un aumento della temperatura del mezzo di ritorno al di sopra dei limiti consentiti (oltre +15 °C per circuiti tecnologici o +7 °C per impianti di condizionamento), o spegnimento periodico dell'apparecchiatura su segnale del relè ad alta pressione del refrigerante o protezione del compressore contro il sovraccarico.

La mancanza di potenza di raffreddamento porta all'arresto di emergenza delle linee di stampaggio, delle macchine termoplastiche, dei complessi laser e delle apparecchiature di compressione. Una diagnosi di successo richiede l'esclusione coerente di fattori: deviazione del flusso del fluido, contaminazione delle superfici di scambio termico, violazione del bilancio del refrigerante e aumento del trasferimento di calore nell'oggetto raffreddato.

2. Misure di sicurezza

ATTENZIONE! ALTA PRESSIONE E PERICOLO TOSSICO. Eseguire la procedura di Lockout/Tagout (LOTO) prima di iniziare qualsiasi lavoro. Spegnere l'alimentazione a compressori, pompe e ventilatori dal quadro principale, bloccare l'ingresso e appendere cartellini di avvertenza in conformità con NPAOP 0.00-1.28-10.

DISPOSITIVI DI PROTEZIONE INDIVIDUALE (DPI): Occhiali di sicurezza con protezione laterale (EN 166), guanti resistenti agli agenti chimici (nitrile o neoprene quando si lavora con glicole e refrigeranti), scarpe protettive con punta in metallo (EN ISO 20345), respiratore o maschera antigas con filtro appropriato quando si lavora con ammoniaca o freon in spazi chiusi.

AVVERTENZA ENERGIA RITENUTA: I circuiti di raffreddamento pressurizzati possono contenere liquidi e gas sotto pressione fino a 25 bar. Prima di scollegare le flange o i raccordi, assicurarsi di chiudere le valvole di intercettazione e di rilasciare la pressione residua attraverso le porte del manometro. Non consentire al refrigerante liquido di entrare in contatto con la pelle esposta poiché provoca ustioni criogeniche.

3. Strumenti diagnostici necessari

Nome dello strumento	Specifica/modello	Intervallo di misurazione	Scopo
Collettore digitale	Testo 550 o equivalente (CE)	da -1 a 60 bar, da -50 a +150 °C	Misura della pressione di condensazione/ebollizione, surriscaldamento e sottoraffreddamento del freon
Misuratore di portata ad ultrasuoni	Fugita / Flexim Fluxus (o simili)	0,1 – 20 m/s, tubi DN15–DN1000	Controllo del flusso effettivo del liquido refrigerante nel circuito
Tevizor (termocamera)	Fluke Ti401PRO/Testo 883	Da -20 a +650 °C, sensibilità < 0,05 °C	Rilevazione di zone di intasamento di scambiatori di calore, surriscaldamento di cuscinetti, condotti di bypass
Analizzatore di vibrazioni portatile	VMI/Fluke 810	10–10000 Hz, velocità di vibrazione 0,1–200 mm/s	Diagnosi dello stato dei cuscinetti di pompe e compressori
Multimetro a vero valore efficace	Fluke 87V	0-1000 V CA/CC, 0-10 A (fino a 400 A con terminali)	Controllo della tensione di alimentazione, del consumo di corrente di compressori e pompe
Rifrattometro	Rifrattometro digitale Brix/glicole	Concentrazione di glicole 0–80%, da -50 a 0 °C	Determinazione del punto di congelamento e concentrazione di una soluzione acquosa di glicole propilenico/etilico

4. Lista di controllo per la valutazione delle condizioni iniziali

Parametro da controllare	Valore normativo (ammesso)	Valore di allarme (incidente)	Valore reale
Temperatura dell'acqua all'ingresso del refrigeratore	da +10°C a +14°C	> +18°C	[ ] Registra
Temperatura dell'acqua in uscita dal refrigeratore	da +5 °C a +7 °C	> +10°C	[ ] Registra
Caduta di pressione nell'evaporatore/scambiatore di calore	Secondo il passaporto OEM (0,5 – 1,5 bar)	Deviazione >30% dal valore nominale	[ ] Registra
Surriscaldamento del refrigerante all'aspirazione del compressore	5K – 8K	< 3 K (ризик заливу) або > 12K	[ ] Registra
Sottoraffreddamento nel condensatore	3K – 5K	< 1 K (нестача фреону) або > 8K	[ ] Registra
Consumo di corrente del compressore (L1, L2, L3)	Entro la denominazione sulla targhetta (±5%)	> 105% del valore nominale o asimmetria > 2%	[ ] Registra
Concentrazione di glicole nel sistema	Secondo la mappa delle modalità (ad esempio 30%)	> 45% (aumento della viscosità, perdita di capacità termica)	[ ] Registra

5. Diagramma a blocchi della diagnostica sistematica

SINTOMO: capacità di raffreddamento insufficiente (la temperatura del processo è superiore al setpoint)
- FASE 1: controlla il carico termico totale sull'oggetto.
  - SE il carico termico supera quello previsto (aumento della capacità delle macchine/officina del >15%) OPPURE la temperatura ambiente è superiore a quella calcolata (secondo DIN EN 14511) $ ightarrow$ Motivo: sovraccarico del sistema di raffreddamento a causa del flusso di calore.
  - SE il carico termico è normale $ ightarrow$ Andare al PASSO 2.
- FASE 2: misurare il flusso del liquido refrigerante con un flussometro a ultrasuoni e controllare la caduta di pressione.
  - SE il consumo è inferiore al nominale di >20% $ ightarrow$ Controllare la posizione delle valvole di bilanciamento, lo stato dei filtri antifango e il punto di funzionamento delle pompe. $ ightarrow$ Causa: squilibrio idraulico o limitazione del flusso.
  - SE la caduta di pressione attraverso lo scambiatore di calore è superiore al 40% alla portata nominale o ridotta $ ightarrow$ Motivo: contaminazione (incrostazioni, biofouling, fanghi) delle superfici di scambio termico.
  - SE consumo e resistenza idraulica nella norma $ ightarrow$ Andare al PASSO 3.
- FASE 3: Collegare il collettore digitale e verificare i parametri del circuito frigorifero (pressione di ebollizione, condensazione, surriscaldamento, sottoraffreddamento).
  - SE sottoraffreddamento < 1 K AND температура на рідинній лінії нижча за норму AND є бульбашки у смотровому склі $ ightarrow$ Motivo: mancanza di riempimento del refrigerante (perdita).
  - SE la pressione di condensazione supera quella calcolata di >4 bar E la temperatura dell'aria/acqua in ingresso al condensatore è normale $ ightarrow$ Motivo: contaminazione del condensatore o presenza di gas non condensati nel circuito.
  - SE surriscaldamento aspirazione > 12 K E posizione della valvola di espansione elettronica/termostatica (TRV/ERV) chiusa $ ightarrow$ Motivo: guasto TRV/ERV o intasamento del filtro deidratatore.

6. Matrice dei malfunzionamenti e delle cause

Sintomo	Probabili cause (in ordine di probabilità)	Test diagnostico	Risultato atteso quando si conferma la causa
Elevata temperatura dell'acqua in uscita, attivazione della protezione LP/HP	1. Contaminazione dell'evaporatore a piastre da incrostazioni. 2. Riduzione del flusso dovuta all'intasamento del filtro a rete. 3. Mancanza di freon (perdita).	Misurare la caduta di temperatura dell'acqua e la caduta di pressione attraverso l'evaporatore. Rimuovere il termogramma dello scambiatore di calore.	La caduta di pressione è superiore del 50% rispetto a quella nominale. Il termogramma mostra una distribuzione disomogenea delle temperature (stagnazione dei flussi).
Il compressore funziona continuamente, ma non c'è freddo	1. Perdita di refrigerante. 2. Filtro deidratore intasato. 3. Perdita di prestazioni del compressore (usura delle valvole).	Controllare il vetro spia per verificare la presenza di umidità/bolle. Misurare il surriscaldamento e l'ipotermia.	Il parabrezza bolle (bolle). Non è presente alcun sottoraffreddamento (< 1 K). Перегрів > 15 K.
Spegnimenti ciclici frequenti del compressore (Short Cycling)	1. Falso funzionamento del relè di flusso. 2. Impostazione del termostato errata. 3. La capacità del serbatoio tampone è troppo piccola.	Chiudere i contatti del relè di flusso (temporaneamente per il test). Controllare il tempo di ciclo utilizzando SCADA o cronometro.	Quando il relè viene chiuso forzatamente, il compressore stabilizza il funzionamento (viene confermato il malfunzionamento del sensore di flusso).

7. Analisi delle cause profonde di ciascun malfunzionamento

7.1. Contaminazione delle superfici di scambio termico (incrostazioni e fanghi)

Perché si verifica: L'uso di acqua non preparata o di bassa qualità in torri di raffreddamento semiaperte o circuiti aperti porta alla precipitazione di sali di durezza (carbonato di calcio, magnesio) durante il riscaldamento della superficie di scambio termico. Nei circuiti chiusi si accumulano fanghi corrosivi e prodotti di degradazione del glicole.

Come confermare: La resistenza idraulica dello scambiatore di calore aumenta del 30–50% alla portata nominale. Le irregolarità elevate della temperatura sul corpo dello scambiatore di calore a piastre (punti di temperatura zonali) vengono registrate con l'aiuto di una termocamera.

Conseguenze: Diminuzione del coefficiente di scambio termico ($k$), aumento della pressione termica, aumento della pressione di condensazione, sovraccarico del compressore, rischio di danni meccanici alle piastre.

7.2. Squilibrio idraulico e calo del flusso del fluido

Perché si verifica: Intasamento dei filtri antifango (filtri a Y), usura della girante della pompa (cavitazione, erosione), chiusura delle valvole di intercettazione dopo lavori di riparazione o errato bilanciamento della rete.

Come confermare: Il misuratore di portata a ultrasuoni mostra una portata inferiore del 25-40% rispetto al valore di progetto (secondo ISO 5167). I manometri prima e dopo il filtro mostrano una differenza critica (oltre 0,8 bar).

Conseguenze: Carattere laminare del flusso anziché turbolento nello scambiatore di calore, congelamento locale dell'evaporatore (se la temperatura di ebollizione è inferiore a 0 °C), funzionamento del termostato antigelo.

7.3. Mancanza o eccesso di refrigerante

Perché si verifica: Microperdite dovute a giunti rotanti, saldature, guarnizioni delle valvole o bobine Schroder dovute a carichi di vibrazione (secondo gli standard EN 378).

Come confermare: il collettore mostra una pressione di ebollizione e di condensazione ridotta. Il sottoraffreddamento scende al di sotto di 1 K. Presenza di umidità e indicazioni di gas nel vetro spia della linea del liquido.

Conseguenze: Diminuzione della portata massica del refrigerante attraverso l'evaporatore, surriscaldamento degli avvolgimenti del compressore dovuto al raffreddamento insufficiente da parte dei vapori assorbiti, diminuzione del coefficiente di raffreddamento (COP).

8. Procedure dettagliate per la risoluzione dei problemi

Procedura 8.1. Pulizia chimica dello scambiatore di calore a piastre (evaporatore/condensatore)

Eseguire un blocco LOTO per le pompe del circuito di raffreddamento e il refrigeratore.
Chiudere le valvole di intercettazione all'ingresso e all'uscita dello scambiatore di calore. Rilasciare la pressione e scaricare il liquido rimanente attraverso i raccordi di scarico.
Collegare una stazione di pulizia portatile (stazione CIP) con tubi flessibili resistenti agli acidi alle porte di scarico dello scambiatore di calore.
Riempire la stazione con una soluzione di acido organico inibito (soluzione al 5-10% di acido solfammico o citrico, temperatura fino a +40 °C). È vietato utilizzare acido cloridrico (HCl) sull'acciaio inossidabile AISI 316 a causa del rischio di vaiolatura.
Far circolare la soluzione per 2-4 ore. Monitorare il livello di pH (mantenerlo entro 1,5–2,5). Se il pH supera 4,0, aggiungere acido o sostituire la soluzione.
Lavare l'impianto con una soluzione neutralizzante (soda caustica all'1-2% o soluzione di soda caustica) e poi pulire l'acqua industriale fino al raggiungimento di un pH neutro (6,5-7,5).
Smontare e pulire i filtri antifango all'ingresso.
Assemblare il circuito, riempire il circuito, eliminare l'aria attraverso gli sfiati e avviare la pompa.
Controllo dopo la riparazione: Misura la caduta di pressione e la temperatura dell'acqua. La caduta di pressione dovrebbe ritornare al valore nominale del passaporto (±10%).

Procedura 8.2. Eliminazione della perdita e rifornimento del refrigerante

Collegare un collettore digitale e un rilevatore di perdite elettronico (sensibilità da 1 g/anno) o pressurizzare con azoto a una pressione di 15–18 bar con l'aggiunta di una traccia di gas indicatore (miscela idrogeno-azoto).
Individuare la perdita (collegamenti dei tubi, cestelli dei filtri, valvole, giunture delle toppe).
Evacuare il sistema utilizzando una pompa a vuoto a due stadi fino a una pressione finale non superiore a 267 Pa (2 Torr). Resistere al test del vuoto per 30 minuti (la pressione non deve aumentare).
Riempire il sistema con refrigerante liquido in base al peso (utilizzare una bilancia elettronica per il riempimento) in base alla targhetta dell'unità compressore-condensatore.
Controlla dopo la riparazione: avvia il sistema. Controllare l'impostazione del surriscaldamento (5-8 K) e del sottoraffreddamento (3-5 K). Il vetro spia della linea del fluido deve essere completamente riempito di fluido senza bolle.

9. Misure preventive

La causa principale	Strategia di prevenzione	Metodo di monitoraggio	Intervallo consigliato
Contaminazione degli scambiatori di calore	Controllo qualità dell'acqua, aggiunta di antincrostanti, lavaggio chimico CIP regolare.	Monitoraggio delle perdite di carico e del salto termico tramite SCADA.	Trimestralmente (o una volta all'anno a seconda della qualità dell'acqua).
Squilibrio idraulico	Pulizia dei pozzi di fango, controllo del funzionamento delle pompe in base alle caratteristiche H-Q.	Controllo delle letture della corrente della pompa e del flussometro.	Mensile.
Perdita di refrigerante	Monitoraggio delle vibrazioni delle tubazioni, ispezione annuale con rilevatore di perdite secondo EN 378.	Sensori di controllo pressione di ebollizione/condensazione e presenza di allarmi.	Ogni 6 mesi.

10. Pezzi di ricambio e componenti

Descrizione della parte	Specifica	Quando sostituire	Categoria UNITEC
Scambiatore di calore a piastre saldobrasate	Acciaio inossidabile AISI 316, saldatura in rame, max. 30 bar	In caso di danneggiamento meccanico delle piastre o intasamento critico irreparabile.	Apparecchiature per lo scambio termico
Il filtro deidratatore è sigillato	A saldare/raccordo, con nucleo in zeolite (serie DCL/DML)	Ogni volta che il circuito viene depressurizzato o annualmente durante la manutenzione.	Componenti dei circuiti frigoriferi
Valvola di espansione elettronica (ERV)	Motore passo-passo compatibile con R410A / R134a / R404A	In caso di inceppamento dello stelo o perdita di tenuta del corpo di chiusura.	Armatura di regolazione
Filtro-fango a rete (filtro a Y)	Ghisa/acciaio inox, maglia 0,5 mm, PN16/PN25	Se la rete è danneggiata o è presente corrosione della custodia.	Raccordi idraulici
Sensore di caduta di pressione / Relè per condotto	4-20 mA / 0-10 bar, IP65	In caso di deriva di calibrazione o assenza di segnale elettrico.	Dispositivi di controllo e misurazione

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11. Riferimenti normativi

EN 378:2016 - Sistemi di refrigerazione e pompe di calore. Requisiti di sicurezza e ambientali.
DIN EN 14511 - Condizionatori d'aria, unità di raffreddamento a liquido e pompe di calore con compressori con azionamento elettrico per il riscaldamento e il raffreddamento dei locali.
ISO 5167 — Misurazione del flusso di liquidi utilizzando dispositivi con un'area di sezione trasversale variabile, montati in tubazioni circolari piene.
NPAOP 0.00-1.28-10 — Norme sulla tutela del lavoro durante il funzionamento delle unità di refrigerazione.