REFRIGERAZIONE
Raffreddatori ad aria compressa
I raffreddatori ad aria compressa, noti anche come tubi a vortice o tubi di Ranque Hilsch, rappresentano una soluzione semplice e compatta per il raffreddamento industriale localizzato. Pur essendo stati sviluppati oltre quarant’ anni fa, restano poco conosciuti al di fuori di specifiche applicazioni. Il loro principale punto di forza è la capacità di generare aria fredda e calda senza parti in movimento né refrigeranti, sfruttando esclusivamente aria compressa. Un principio affascinante, ancora oggi oggetto di studio, che merita maggiore attenzione; ma possono trovare impiego anche nel settore HVAC + R?
di Alessandro Teti
Hanno quarant’ anni ma pochi nè conoscono il funzionamento. Utilizzati soltanto in applicazioni di raffreddamento industriale localizzato, i « tubi a vortice » costituiscono un’ alternativa recente ai tradizionali sistemi di refrigerazione. Il fatto di non richiedere l’ uso di refrigeranti, rende questa nuova tecnologia di grande attualità e meritoria di una più vasta conoscenza. Oltre ai tradizionali metodi per produrre energia frigorifera, cioè il metodo a compressione meccanica ed il metodo ad assorbimento, esiste un terzo metodo, per il più sconosciuto nel nostro paese, che permette di produrre freddo usando l’ aria compressa come fonte energetica. Tale metodo, che è basato sull’ effetto del“ tubo a vortice”, trova da tempo applicazioni pratiche in campo industriale.
LA STORIA L’ effetto del tubo a vortice fu inizialmente osservato verso il 1933 dal fisico francese Georges Ranque, il quale fondò una società per lo sfruttamento commerciale di tale effetto che tuttavia fallì rapidamente provocando la caduta nel dimenticatoio della rivoluzionaria scoperta. Egli si accorse che immettendo radialmente in un tubo aria compressa in modo da generare un vortice, questa usciva dalle estremità più fredda o più calda di quella immessa a seconda che venisse prelevata dal centro o dalla periferia del tubo stesso. Il vortice all’ interno del tubo sembrava creare una separazione dinamica fra molecole di aria più calde e quelle più fredde. Il concetto venne ripreso e migliorato verso il 1945 da Rudolph Hilsch il quale pubblicò una serie di articoli scientifici sull’ argomento che finirono per far supporre che egli fosse l’ inventore del tubo a vortice che venne da allora chiamato“ tubo di Hilsch” o“ Vortex Tube”. L’ effetto Ranque, in seguito Ranque-Hilsch, è un processo fisico tanto interessante quanto ignorato, almeno dalla maggior parte dei fisici e tecnici del settore. Usando le parole di Boscoli, l’ effetto può essere enunciato nel seguente modo:“ una qualsiasi massa di gas, quali che siano la sua densità e temperatura iniziali, qualora intervengano una o più cause, esogene o endogene, a porla in rotazione assiale, andrà via via raffreddandosi nella zona vicina all’ asse di rotazione, e si scalderà nella zona esterna”. Questo effetto è cosi macroscopico ed efficiente da essere sfruttato industrialmente per la creazione di sistemi di raffreddamento per macchine utensili( vedi ad esempio Airtx International o VortexItalia). Nonostante vengano prodotti oggetti che sfruttano questo effetto, il principio che sta alla base di questo processo non sembra essere completamente compreso. Anche se in rete si trovano alcune pubblicazioni, si ha comunque l’ impressione che non ci sia molto materiale per approfondire la comprensione del fenomeno e la fisica che sta alla base di tale effetto. A partire da quell’ epoca sono stati pubblicati sulla stampa scientifica più di cento articoli sul tubo a vortice ed ancor
26 CLIMA IMPIANTI www. infoimpianti. it