Tempco Blog articoli

Relè statici a confronto con i teleruttori nelle unità di termoregolazione

Parliamo di relè statici VS teleruttori, ovvero del controllo di apparecchiature che utilizzano relè statici anziché interruttori remoti. Questa è una tipica applicazione che utilizziamo sulle nostre unità di termoregolazione Tempco per controllare le resistenze, ovvero i componenti deputati al riscaldamento.

Questo perché, come spesso abbiamo già spiegato, in molte applicazioni avere una termoregolazione estremamente fine e accurata è fondamentale, garantendo un set-point di intervento estremamente preciso su determinati processi produttivi industriali. Siano essi legati al settore farmaceutico, della plastica e della gomma, ai banchi prova o, in generale, a settori industriali che richiedono un controllo molto preciso del set-point di temperatura.

In passato, era comune utilizzare i teleruttori per accendere e spegnere le resistenze di riscaldamento. Tuttavia, essendo componenti elettromeccanici, i teleruttori presentano alcuni limiti dovuti alla presenza di contatti elettromeccanici responsabili dell’accensione e dello spegnimento delle resistenze, il che porta di conseguenza ad avere una serie di cicli di accensione e spegnimento.

Questi cicli di accensione e spegnimento generano un’usura dei contatti e nel medio-lungo termine ciò porta alla la rottura del teleruttore che comanda le resistenze.

Questo problema può essere risolto utilizzando relè statici, ovvero relè elettrici privi di contatti elettromeccanici e quindi privi di usura, che consentono cicli di accensione e spegnimento rapidissimi, senza usura o inerzia, garantendo così un controllo della temperatura molto accurato. In Tempco ormai li utilizziamo come soluzione standard su unità di termoregolazione a olio diatermico che prevedono livelli di temperatura molto elevati. Ma, dato il loro basso costo, questa è una soluzione che utilizziamo anche su unità di potenza inferiore, dove tutto sommato anche un teleruttore o un relè potrebbero essere sufficienti.

Tuttavia, un relè statico offre alcuni vantaggi in termini di sicurezza e precisione nella regolazione della temperatura che sono davvero innegabili.

Termoregolazione nella tostatura dei semi di cacao

Abbiamo già parlato altre volte dell’importanza della gestione del calore e dell’impiego delle centraline di termoregolazione nella produzione del cioccolato. Un processo produttivo molto affascinante e delicato dal punto di vista termico, che comporta una molteplicità di fasi di lavorazione del cioccolato che richiedono un controllo preciso e accurato della temperatura per garantire un prodotto di alta qualità.

Tutto parte della fase di tostatura, primo passo per trasformare i semi di cacao in cioccolato. E’ in questa fase fondamentale che gli aromi caratteristici del prodotto si sviluppano, quando i semi vengono riscaldati a una temperatura compresa tra i 110 e i 160° C. Si tratta di un passaggio estremamente delicato, in quanto ogni varietà di cacao richiede temperature ben precise e determinate per sprigionare al massimo il proprio potenziale aromatico, senza però bruciarsi.

Immagine illustrativa dell'importanza del controllo della temperatura e della termoregolazione Tempco nella fase di tostatura dei semi di cacao, primo step nella produzione del cioccolato

E’ qui che entrano in gioco le centraline di termoregolazione di Tempco, che assicurano un controllo accurato della temperatura evitando sbalzi che potrebbero rovinare il prodotto e compromettere l’intero processo di lavorazione. Inoltre, mantenere una temperatura stabile durante tutta la fase di tostatura consente di preservare le proprietà nutrizionali e organolettiche del cacao. Una tostatura perfetta, resa possibile da un controllo termico preciso, è la base per creare un cioccolato di alta qualità che possa competere sul mercato.

Alle fasi successive, e alle applicazioni di controllo della temperatura richieste rispettivamente per le operazioni di concia, concaggio, temperaggio e formatura con raffreddamento finale, dedicheremo quindi presto ulteriori articoli.

Approccio olistico ai sistemi di scambio termico, il valore oltre il costo iniziale

L’immagine qui sotto mostra un nuovo scambiatore PCHE (printed circuit heat exchangers) per compressori di idrogeno a tre flussi che abbiamo realizzato in Tempco per una nuova commessa. Si tratta nello specifico di una stazione di rifornimento idrogeno a Monfalcone, dove verranno installati tre PCHE, servendo sia mezzi pesanti sia veicoli leggeri.

Questa importante nuova commessa per Tempco conferma la crescente attenzione che questa innovativa tipologia di scambiatori sta destando in maniera sempre più evidente. Questo ci porta a fare una riflessione più ampia sul concetto di approccio olistico ai sistemi di scambio termico. Oggi occorre infatti andare oltre il semplice costo iniziale di uno scambiatore di calore, in quanto l’ingegneria termica industriale implica una serie di sfide più complesse.

Immagine di uno scambiatore di calore PCHE a tre flussi realizzato da Tempco per installazione in una stazione di rifornimento idrogeno

Tanti sono infatti i fattori da tenere in considerazione:

  • Efficienza energetica
  • Spazi di installazione e compattezza
  • Affidabilità
  • Facilità di manutenzione
  • Riduzione dei tempi di start-up
  • Sostenibilità dell’investimento

Di fronte a queste molteplici esigenze, limitarsi a una valutazione puramente economica del costo iniziale dell’apparecchiatura rischia decisamente di dare una visione troppo ristretta. Serve allora un approccio olistico alle soluzioni di scambio termico, che guardi al ciclo di vita dell’impianto nel suo insieme. Considerando pertanto non solo il costo di acquisto della tecnologia, ma anche i costi operativi, gli eventuali tempi di fermo impianto, l’efficienza energetica e la flessibilità di integrazione.

PCHE vs Fascio tubiero: un confronto oltre il prezzo

Un esempio emblematico è quindi proprio il confronto tra scambiatori PCHE e i tradizionali scambiatori a fascio tubiero. A prima vista, i PCHE possono sembrare meno competitivi in termini di costo unitario iniziale. Tuttavia, facendo un’analisi olistica il quadro che si ottiene è alquanto diverso:

Immagine che illustra il confronto tra scambiatori di calore PCHE e a fascio tubiero sotto diversi aspetti in un approccio olistico ai sistemi di scambio termico

Il valore si misura nel tempo
Un approccio olistico porta quindi a considerare anche i tempi di ritorno dell’investimento (ROI). I PCHE, grazie alla loro elevata efficienza di scambio termico, riducono il consumo energetico e migliorano il rendimento globale del processo produttivo che servono. In molti casi, l’ammortamento del costo iniziale avviene in pochi anni, soprattutto in settori dove ogni punto percentuale di efficienza fa la differenza (idrogeno, criogenia, power-to-gas, chimica fine). Inoltre, nei progetti modulari e nelle applicazioni dove compattezza e sicurezza sono fondamentali (come nelle stazioni di rifornimento a idrogeno), i PCHE rappresentano l’unica soluzione tecnica possibile.

In conclusione, scegliere la tecnologia più adatta a una determinata applicazione comporta guardare oltre il prezzo di acquisto iniziale. Significa adottare una visione olistica che tenga conto di tutto il ciclo di vita dell’impianto, e non solo del costo dell’apparecchiatura. In questa prospettiva, i PCHE, pur più costosi all’acquisto, offrono un valore superiore e sostenibile nel tempo, rendendoli la scelta strategica per chi guarda al futuro.

Centraline di termoregolazione Tempco per elettronica di potenza

L’elettronica di potenza è un settore in cui la gestione della temperatura gioca un ruolo cruciale. Dispositivi come convertitori, moduli IGBT e MOSFET (transistor di potenza impiegati per controllare il flusso di potenza in applicazioni elettroniche) necessitano di un controllo termico preciso per garantire efficienza e affidabilità operativa.

Le centraline di termoregolazione TREG offrono una soluzione ottimale per rispondere a queste esigenze di controllo della temperatura nei dispositivi elettronici.

Applicazioni Principali

1. Convertitori di potenza:
◦ Il controllo termico nei convertitori assicura efficienza energetica e protezione dai surriscaldamenti.
◦ Le centraline TREG permettono di mantenere temperature costanti anche in condizioni operative variabili.
2. Moduli IGBT e MOSFET:
◦ La dissipazione del calore è essenziale per evitare guasti e migliorare la durata.
◦ Tempco offre soluzioni precise per mantenere temperature operative ottimali.
3. Sistemi di raffreddamento per server e data center:
◦ I data center richiedono sistemi di raffreddamento efficienti per evitare interruzioni.
◦ Le centraline TREG garantiscono un controllo uniforme, migliorando l’efficienza complessiva del sistema e lavorano anche con fluidi dielettrici

Immagine illustrativa di elettronica di potenza e transistor per il cui raffreddamento e controllo termico trovano applicazione le centraline di termoregolazione TREG

Vantaggi delle centraline di termoregolazione Tempco
Precisione e stabilità: temperature controllate con tolleranze minime.
Efficienza energetica: ottimizzazione dei consumi durante il raffreddamento e il riscaldamento.
Sicurezza: riduzione dei rischi di surriscaldamento e guasti.

Grazie all’impiego delle centraline TREG, in virtù di una termoregolazione precisa e controllata l’elettronica di potenza può raggiungere livelli di efficienza e affidabilità superiori, contribuendo a migliorare le prestazioni complessive dei dispositivi e sistemi coinvolti.

Termoregolazione nella ricerca e sviluppo nei laboratori farmaceutici

Nei laboratori farmaceutici, il controllo della temperatura è una delle sfide più critiche per garantire risultati affidabili e sicuri durante i processi di ricerca e sviluppo di nuovi farmaci e principi attivi. Per questo specifico ambito di applicazione, le centraline di termoregolazione TREG rappresentano una soluzione ideale, grazie alla capacità di offrire i necessari livelli di precisione, affidabilità e flessibilità operativa.

Applicazioni Principali

  1. Sintesi chimiche controllate:
    ◦ I processi di sintesi chimica richiedono condizioni termiche stabili per ottenere reazioni riproducibili, all’interno dei reattori
    ◦ Le centraline TREG garantiscono un controllo preciso sia nel riscaldamento che nel raffreddamento, riducendo i tempi di transizione termica
    ◦ Semplicità operativa con il sistema monofluido
  2. Test di stabilità:
    ◦ I farmaci devono essere sottoposti a test rigorosi di stabilità a diverse temperature.
    ◦ la centralina TREG assicura una regolazione uniforme della temperatura per lunghi periodi, fondamentale per rispettare gli standard imposti.
  3. Test su nuovi principi attivi:
    ◦ Nella ricerca di nuove molecole, le centraline TREG permettono di gestire test complessi che coinvolgono vari step termici.
    ◦ abbinando a una TREG un registratore di dati, è possibile monitorare a posteriori questi risultati con una analisi più efficace.

Immagine di una centralina di termoregolazione TREG soluzione ideale per il controllo della temperatura nei laboratori farmaceutici

Vantaggi delle centraline TREG
Precisione: controllo accurato della temperatura con tolleranze ridotte.
Affidabilità: progettazione robusta per utilizzi intensivi.
Conformità normativa CE PED ATEX

Le centraline di termoregolazione TREG rappresentando pertanto una risorsa strategica per i laboratori farmaceutici che mirano a garantire eccellenza nei processi di sviluppo e conformità normativa.

Sicurezze e allarmi nelle centraline di termoregolazione

Volevo concludere la serie di video dedicata alle unità di termoregolazione Tempco con un nuovo video dedicato ai sistemi di sicurezza delle unità di termoregolazione.

Le unità di termoregolazione sono una sorta di caldaie dotate di riscaldamento elettrico e di una sezione di raffreddamento. Si tratta in realtà di macchine piuttosto semplici. Hanno pochissimi componenti: resistenze elettriche di riscaldamento, una pompa di circolazione dell’acqua e tipicamente uno scambiatore di calore per il raffreddamento.

Questi componenti sono molto semplici, così come lo sono queste unità nel loro complesso, e sono progettate per un compito altrettanto semplice: la regolazione e il mantenimento della temperatura a un determinato livello. MA, queste unità devono essere dotate di sistemi di sicurezza assoluti. Questo perché queste macchine, che utilizzano resistenze elettriche, che funzionino con olio, acqua o acqua pressurizzata, comportano alcuni rischi, dovuti al fatto che se le resistenze elettriche di riscaldamento rimangono accese, senza un’adeguata circolazione dell’acqua, la temperatura sale a livelli molto elevati. Di conseguenza aumenta anche la pressione, nel caso di unità ad acqua pressurizzata, e così sale la temperatura e il punto di infiammabilità, nel caso di unità a olio. Per questo motivo tutte queste unità sono dotate di dispositivi di sicurezza hardware.

Ciò significa che sicuramente sulle resistenze di riscaldamento installiamo termostati di sicurezza, termostati di sicurezza meccanici e termofusibili che devono essere sostituiti dopo il loro intervento. Questi dispositivi di sicurezza hanno lo scopo di interrompere il funzionamento dell’unità, spegnendola, spegnendo anche le resistenze di riscaldamento e la pompa di circolazione.

In caso di mancanza d’acqua, ci sono pressostati, flussimetri o interruttori di livello che possono bloccare l’unità, spegnendo le resistenze e la pompa, segnalando il loro intervento con un allarme. Tutto questo per evitare problemi. È quindi molto importante che tutti questi dispositivi di sicurezza siano attivi e correttamente funzionanti e non vengano manomessi o bypassati. Perché altrimenti possono rappresentare una potenziale fonte di rischio.

 

Scambiatori a fascio tubiero speciali per olio ad alta temperatura

Per le nostre centraline di termoregolazione, realizziamo internamente in Tempco degli speciali scambiatori per olio ad alta temperatura. Si tratta nello specifico di scambiatori a fascio tubiero che possono lavorare con temperature fino a 300° C.

Data la particolarità dell’applicazione, vengono utilizzati scambiatori a fascio tubiero in quanto gli scambiatori a piastre saldobrasati hanno un limite di temperatura di lavoro di 200° C. Esistono anche modelli che possono lavorare a temperature più elevate, ma presentano costi e limiti in termini di pulizia e sporcamento che ne comprometterebbero l’uso con olio diatermico in queste condizioni estreme di alta temperatura.

L'immagine mostra uno scambiatore a fascio tubiero per olio ad alta temperatura realizzato da Tempco per le centraline di termoregolazione

Per garantire il pieno controllo sugli standard costruttivi e sulla pronta disponibilità di questi speciali scambiatori a fascio tubiero TCFT HT per olio ad alta temperatura, abbiamo deciso di portarne la costruzione al nostro interno, e di commercializzarli per mettere a disposizione del mercato un apparecchio che difficilmente si trova quando le condizioni di lavoro diventano così estreme.

Gli scambiatori TCFT HT esistono in versione full inox e con la possibilità di realizzare il mantello in acciaio al carbonio. Nella brochure qui sotto sono riportate in maggior dettaglio tutte le caratteristiche tecniche di questi scambiatori.

L'immagine mostra la brochure tecnica degli speciali scambiatori a fascio tubiero Tempco per olio ad alta temperatura
L'immagine mostra la brochure tecnica degli speciali scambiatori a fascio tubiero Tempco per olio ad alta temperatura per unità di termoregolazione
L'immagine mostra la brochure tecnica degli speciali scambiatori a fascio tubiero Tempco per olio ad alta temperatura per unità di termoregolazione
L'immagine mostra la brochure tecnica degli speciali scambiatori a fascio tubiero Tempco per olio ad alta temperatura per unità di termoregolazione

Scambiatori in impianto di cogenerazione operativo da oltre dieci anni

Nelle immagini di questo post è visibile un sistema di cogenerazione realizzato da Tempco in funzione dal 2014, equipaggiato con i nostri scambiatori di calore.

Gli impianti di cogenerazione comportano diverse applicazioni degli scambiatori di calore, il cui impiego consente di incrementare ulteriormente l’efficienza del processo. Si parte dal pre-trattamento del biogas, operazione volta a eliminare le impurità e l’umidità presenti nel biocombustibile per preservare il motore, fino al recupero di calore dai fumi di scarico del motore stesso mediante scambiatori a fascio tubiero, massimizzando la quantità di energia termica che il sistema può generare.

Immagine che mostra un impianto di cogenerazione installato nel 2014 con scambiatori Tempco

In questo caso, gli scambiatori Tempco lavorano sia sui jacket, con uno scambiatore saldobrasato, sia sul recupero fumi, con uno scambiatore a fascio tubiero.

Dopo 11 anni di lavoro, il cliente ci ha quindi chiamato per richiedere delle guarnizioni di ricambio sulle flange, che nel tempo si sono usurate. All’epoca dell’installazione, Tempco aveva fornito gli scambiatori, mentre per le guarnizioni il cliente si era affidato a un altro fornitore, anche se a onor del vero si tratta comunque di materiale soggetto a usura e che pertanto necessita di manutenzione.

Immagine che mostra il dettaglio di uno scambiatore a fascio tubiero di Tempco installato in impianto di cogenerazione

Immagine delle flange in impianto di cogenerazione realizzato da Tempco con scambiatori di calore in funzione dal 2014

Nel complesso, possiamo insomma dirci molto soddisfatti dell’applicazione realizzata per questo cliente.

Immagine che mostra la targhetta dell’installazione Tempco di due scambiatori di calore su un impianto di cogenerazione

Manutenzione preventiva e l’importanza degli allarmi nella termoregolazione

Immagini di ordinaria manutenzione di impianti di termoregolazione… o meglio, per fortuna non proprio ordinaria. In questo caso, è proprio il caso di dire che ci siamo trovati davanti a dei riscaldatori elettrici ‘scoppiati’, letteralmente.

L'immagine mostra un riscaldatore elettrico scoppiato, durante intervento di manutenzione su un termoregolatore
Questo è accaduto in quanto il cliente ha commesso una grave imprudenza: a fronte dell’intervento del termostato di sicurezza di alta temperatura, ha infatti ignorato l’allarme ‘by-passandolo’. L’allarme era causato da una scarsa circolazione di olio, per motivi legati a sporcamento dell’impianto.

La scarsa circolazione dell’olio ha quindi determinato l’intervento del termostato di massima temperatura. Il cliente by-passandolo ha provocato la rottura delle resistenze elettriche. Fortunatamente tutto si è risolto in uno shut down del termoregolatore, ma l’imprudenza poteva avere conseguenze anche molto più gravi, ad esempio se l’olio si fosse incendiato…

L'immagine mostra il dettaglio di un riscaldatore elettrico scoppiato, durante intervento di manutenzione su un termoregolatore

L'immagine mostra il dettaglio di un riscaldatore elettrico scoppiato, durante intervento di manutenzione su un termoregolatore

Manutenzione preventiva, valutazione degli allarmi del costruttore, chiedere intervento del service o assistenza telefonica, sono tutte precauzioni che avrebbero scongiurato il tutto.

L'immagine mostra il dettaglio di una resistenza elettrica scoppiata, durante intervento di manutenzione su un termoregolatore

Scambiatori PCHE, soluzione multi-stream per raffreddamento interstadio

Proseguendo con la serie di articoli a tema compressori multistadio, gli scambiatori PCHE (Printed Circuit Heat Exchangers) rappresentano una soluzione all’avanguardia per il raffreddamento interstadio, in grado di gestire flussi complessi in un design compatto. La loro struttura multi-stream permette di integrare più flussi termici in un unico dispositivo, riducendo spazio e complessità.

Vantaggi critici dei PCHE:
1. Alta efficienza termica:
◦ Canali microstrutturati che massimizzano lo scambio termico.
◦ Riduzione delle perdite di energia.
2. Compattezza:
◦ Design estremamente compatto, ideale per impianti con spazio limitato.
3. Resistenza a condizioni estreme:
◦ Progettati per gestire alte pressioni e temperature, caratteristica che li rende perfetti per applicazioni con idrogeno e altri gas tecnici.
4. Versatilità:
◦ Possibilità di integrare più flussi termici in un unico dispositivo, riducendo il numero di apparecchiature necessarie.

L'immagine mostra la struttura a microcanali delle piastre negli scambiatori PCHE ideali per applicazioni di raffreddamento multi-stream

Struttura a microcanali delle piastre negli scambiatori PCHE

Svantaggi:
• Costo iniziale elevato:
◦ I PCHE richiedono un investimento iniziale più alto rispetto alle soluzioni tradizionali.
• Fluidi puliti o filtrati:
◦ La pulizia dei canali microstrutturati può richiedere tecniche specifiche, quindi è preferibile avere fluidi filtrati o comunque puliti

Perché quindi scegliere i PCHE? Nonostante gli svantaggi, gli scambiatori PCHE rappresentano una scelta strategica per applicazioni critiche dove efficienza, compattezza e resistenza sono fondamentali. In particolare, nel settore dell’idrogeno, i PCHE offrono un vantaggio competitivo in termini di prestazioni e sostenibilità, diventando una tecnologia chiave per la transizione energetica.