Messa a punto di un sistema di acquisizione dati per la valutazione delle prestazioni di una macchina ad assorbimento

Studio del funzionamento di una macchina ad assorbimento, estivo ed invernale. Acquisizione ed elaborazione dati (regime estivo) tramite National Instrument e LabView.
Il riscaldamento globale dell’atmosfera terrestre a causa dell’accumulo di gas serra sembra mettere a repentaglio i complessi equilibri meteoclimatici del pianeta. Per limitare le emissioni di CO2 e di CFC, ritenuti fra i principali responsabili dell’effetto serra e della diminuzione dello strato di ozono che circonda l’atmosfera, negli scorsi anni sono stati firmati due documenti di fondamentale importanza: il Protocollo di Montreal e il Protocollo di Kyoto. In tali accordi si è definito un programma di riduzione delle emissioni climalteranti da parte dei Paesi che li hanno ratificati, da attuare con restringimenti sempre maggiori fino al 2010.
Una via efficace per il contenimento della produzione di CO2 è costituita dall’impiego di energia degradata, proveniente, ad esempio, da sistemi di conversione energetica o da processi industriali, altrimenti destinata alla dispersione nell’ambiente.
Attualmente l’energia frigorifera è prodotta prevalentemente mediante macchine frigorifere a compressione, alimentate mediante energia elettrica derivante dall’uso di fonti fossili.
I cicli frigoriferi alimentati con cascami di calore rappresentano un’applicazione promettente per la soluzione di problematiche energetico-ambientali; fra le possibili soluzioni tecniche risulta particolarmente interessante il ciclo ad assorbimento funzionante con la soluzione acqua-bromuro di litio, dato che tale coppia refrigerante-assorbente è caratterizzata da numerosi vantaggi quali l’elevato calore di trasformazione e la non tossicità e pericolosità.
In questo lavoro di tesi è stato analizzato il funzionamento di una macchina frigorifera ad assorbimento a doppio effetto Yazaki Aroace CH G 30 H funzionante con la soluzione acqua-bromuro di litio, avente una potenza frigorifera nominale di 105 kW e una potenza termica nominale di 127 kW; un bruciatore a fiamma diretta, alimentato a gas naturale, fornisce l’apporto energetico necessario al funzionamento del gruppo refrigerante/riscaldante.
L’utenza termica è costituita dai Laboratori di Fisica Tecnica della Facoltà di Ingegneria di Terni.
Dopo uno studio teorico, riguardante il funzionamento della macchina e delle prestazioni della stessa, si è passati alla descrizione dei circuiti presenti nell’impianto:
- circuito di alimentazione del combustibile;
- circuito idraulico per la distribuzione del fluido termovettore agli elementi terminali;
- circuito idraulico per il raffreddamento della macchina frigorifera ad assorbimento connesso alla torre evaporativa.
Le grandezze lette sono misurate da sensori di temperatura e portata, inseriti in varie parti della macchina ad assorbimento e nei circuiti annessi. I misuratori comunicano con un sistema di acquisizione dati, composto da moduli Compact FieldPoint della National Instruments, che provvede ad elaborare il segnale in uscita dai sensori stessi.
I segnali di uscita sono per le termoresistenze in resistenza e per i misuratori di pressione in corrente, i quali sono convertiti in temperatura e pressione dal software installato in ambiente LabView.
Successivamente è stato monitorato l’andamento temporale di tutte le grandezze misurate durante il funzionamento estivo della macchina e si è implementato un metodo di calcolo per la valutazione dell’effetto utile della macchina.
L’implementazione ha permesso il calcolo in tempo reale delle prestazioni della macchina frigorifera ad assorbimento in funzionamento estivo.
I risultati ottenuti sono stati graficati insieme all’andamento delle temperature acquisite durante il funzionamento dell’impianto in modalità di raffrescamento ambientale.