Abbiamo consegnato con successo un progetto di efficientamento energetico per un cliente che opera nel settore dei componenti meccanici e per ingegneria. Il cliente impiega un impianto di raffreddamento per la forgiatura e i trattamenti termici che include torri evaporative e pompe.
Il sistema di raffreddamento è composto in particolare da 4 pompe da 75 kw ciascuna, 4 pompe da 30 kw ciascuna e 4 torri da 22 kw ognuna. L’intervento di efficientamento energetico ha riguardato l’implementazione di inverter sulle pompe da 75 kw, pilotato da un controllo sulla pressione. E’ così possibile limitare il consumo di energia a fronte di una minor richiesta di acqua dalle utenze.
Inverter sono quindi stati montati anche sui motori delle torri, regolati dalla temperatura dell’acqua, onde limitare i consumi energetici in funzione della richiesta di energia termica reale, oltreché delle condizioni ambientali.
La soluzione è infine controllata tramite un PLC, con software di controllo progettato e sviluppato da Tempco che consente una gestione alquanto flessibile dell’impianto, incontrando le esigenze molto attente del cliente.
Sono sempre più diffusi gli impianti di cogenerazione, per la produzione combinata di calore ed energia elettrica sfruttando il biogas. Il biogas è una particolare una fonte di energia rinnovabile, che si ottiene dalla decomposizione di rifiuti organici o dalle deiezioni del bestiame. Per sua caratteristica è quindi un gas che presenta un elevato contenuto di umidità, che non può pertanto entrare nei motori così come è, in quanto l’umidità causerebbe danni molto gravi.
Il biogas è un combustibile naturale, ma per essere impiegato negli impianti di cogenerazione richiede allora uno speciale trattamento che provveda alla sua deumidificazione. Questo viene fatto con speciali sistemi composti da chiller e da scambiatori di calore a fascio tubiero, appositamente progettati per il tipo di applicazione, che raffreddano e deumidificano il biogas con una miscela di acqua glicolata molto fredda.
In pratica il biogas proveniente dai digestori entra nel sistema a temperature di circa 35-40° C, e deve essere portato a temperature di circa 4-5° C, per eliminare quanta più umidità possibile contenuta nel gas. Per ottenere questo raffreddamento si impiegano chiller a temperatura molto bassa, vicino al punto di congelamento, ovvero +1° C o +2° C.
All’uscita dello scambiatore si ottiene quindi del biogas con un grado di umidità relativa al 100%, ma con un contenuto assoluto di umidità estremamente basso. Vi sono poi solitamente installati all’uscita dello scambiatore dei separatori di condense, in sostanza delle grosse taniche dove le condense vengono raccolte. Inoltre ancora più a valle del sistema ci sono dei filtri, che provvedono a una ulteriore filtrazione del biogas, pronto quindi a essere immesso all’interno del motore.
Abbiamo da poco completato una interessante fornitura in ambito biotecnologie, per un cliente che produce fermentatori, bioreattori, sistemi per filtrazione a flusso tangenziale TFF e bioprocessing. Per la termostatazione delle loro apparecchiature hanno scelto gli scambiatori a piastre saldobrasati Tempco TPLATE B, in una speciale versione con attacchi tri-clamp per impiego in ambito farmaceutico.
Le connessioni con attacchi tri-clamp sono connessioni classiche su impianti farmaceutici e alimentari, in quanto hanno la caratteristica di rendere facile la connessione e disconnessione delle apparecchiature. Oltre a garantire al contempo una buona tenuta di pressione, possono essere pulite con facilità e non presentano interstizi in cui si potrebbero accumulare cariche batteriche. I prodotti sono a contatto diretto con il materiale che è acciaio inox, e con guarnizione FDA compliant, ossia compatibile per impiego a contatto con alimenti e farmaci.
Forniamo la stessa tipologia di connessioni anche su scambiatori impiegati nella produzione di birra, vino e nelle bevande in generale. Scambiatori saldobrasati simili e centraline di termoregolazione vengono acquistati anche da un altro nostro cliente, che impiegandoli su macchine farmaceutiche necessita della medesima esecuzione.
Condivido anche qui il mio intervento presentato durante l’edizione online di mcTER dello scorso novembre, il cui tema era la smart efficiency. In quella occasione ho colto l’opportunità di parlare dei vantaggi in termini di risparmio energetico e sui consumi elettrici ottenibile grazie all’impiego degli scambiatori a piastre TCOIL a immersione.
In particolare nel video potete vedere esposto più in dettaglio il progetto che abbiamo sviluppato nel porto della Marina di Loano. L’immersione diretta degli scambiatori dimple jacket nelle acque del porto ha qui consentito di eliminare quasi completamente la parte di pompaggio e aspirazione dell’acqua di mare per l’alimentazione degli scambiatori di calore tradizionali impiegati in precedenza. Gli scambiatori servono a loro volta una rete di pompe di calore disseminate per tutta la vasta superficie del porto. Il taglio dei consumi di elettricità ottenuto è stato quindi notevole.
Gli scambiatori sono stati realizzati in materiale speciale, acciaio inox super-duplex, per garantire resistenza alla corrosione da cloruri contenuti nell’acqua marina. Dopo due anni di lavoro a immersione, gli scambiatori presentavano un certo naturale grado di crescita biologica sulle superfici. Per questo è stata studiata un’apposita struttura di supporto e golfare di sollevamento per consentire di estrarre gli scambiatori dal porto e procedere a una semplice pulizia mediante idropulitrice. Operazione che, rispetto al lavaggio di scambiatori tradizionali, è molto più semplice e non richiede specifiche competenze grazie alla elevata resistenza meccanica degli scambiatori TCOIL.
Nel video viene raccontata anche un’altra installazione simile, fatta per il Centro di ricerca di Ispra della Commissione Europea. Qui scambiatori TCOIL sono stati immersi nelle acque di un canale artificiale, sfruttandone l’acqua per alimentare pompe di calore. L’acqua dolce implica meno problemi a carico del materiale, che qui era AISI 316. Il cliente ha però preferito un acciaio elettrolucidato, accorgimento che diminuisce il grip di alghe e altri organismi sulle superfici degli scambiatori, allungando gli intervalli di manutenzione.
Infine, non manca un veloce accenno a un’altra applicazione degli scambiatori a immersione TCOIL dalle grandissime potenzialità. Ovvero il raffreddamento a liquido dei data center, dei server e delle schede elettroniche. Anche qui infatti è possibile sfruttare questi scambiatori, che immersi nell’acqua fredda provvedono al raffreddamento diretto delle apparecchiature IT.
Consegna avvenuta a gennaio di una unità di termoregolazione molto speciale, che verrà implementata dall’azienda campana Abete all’interno di un innovativo concept di pompa di lubrificazione a portata variabile per il progetto DEVILS, finanziato dall’Unione Europea nell’ambito di Horizon2020.
Si tratta di un importante progetto che mira a sviluppare un nuovo sistema di lubrificazione e raffreddamento dell’olio per un motore turbofan denominato VHBE, very high bypass engines, realizzato da Rolls Royce per future applicazioni aeronautiche a elevata efficienza e ridotti consumi di combustibile.
Un turbofan, o turboventola, è uno speciale tipo di motore a reazione che utilizza due flussi d’aria separati, uno caldo e uno freddo. Il rapporto tra la portata in massa dei due flussi viene chiamato rapporto di diluizione, o bypass ratio. Un alto rapporto di bypass comporta consumi più bassi e bassa rumorosità.
Il progetto DEVILS (Development of VHBR Engines Innovative Lubrication System) ha quindi l’obiettivo di sviluppare un sistema di lubrificazione innovativo per un nuovo motore turbofan. Questo tipo di motore pone infatti sfide importanti al sistema di lubrificazione e raffreddamento dell’olio, poiché i più recenti trend di sviluppo nei motori per aerei implicano velocità, carichi e temperature più elevate a carico di cuscinetti e riduttori ad alta potenza che equipaggiano il motore.
La centralina di termoregolazione a olio diatermico che abbiamo sviluppato è implementata nella linea di produzione e collaudo sotto stress della speciale pompa di lubrificazione a portata variabile di Abete.
Si tratta di una unità di termoregolazione progettata per lavorare con olio diatermico a temperature che arrivano fino a 300° C, con controllo della temperatura tramite regolazione PID e pilotaggio tramite relè statici. Come in tutte le applicazioni che realizziamo in questo ambito, la centralina è equipaggiata con pompa a trascinamento magnetico e componentistica speciale per il funzionamento in continuo a queste temperature proibitive.
La sezione di raffreddamento ha un duplice scopo:
mantenimento della temperatura per la compensazione delle derive termiche
raffreddamento finale al termine dell’operatività
La centralina è realizzata con uno speciale scambiatore di calore per alte temperature, che può lavorare sopportando elevati shock termici.
Oltre ad Abete e Rolls Royce come committente, il progetto DEVILS vede la collaborazione di altre importanti aziende campane: la capofila Euro.Soft, per lo sviluppo dell’avionica di controllo, e Protom, insieme all’Istituto Motori del CNR di Napoli, il Dipartimento di ingegneria industriale dell’Università Federico II e l’israeliana TAT. Il progetto prevede infine anche lo sviluppo e la validazione di algoritmi di fault detection and correction del sistema di controllo degli ausiliari dell’impianto, e di health monitoring del sistema, che oltre a supportare la riduzione dei consumi di olio nel sistema abiliteranno funzioni diagnostiche per la predizione di guasti e la manutenzione predittiva.
Durante la pausa estiva, lo scorso agosto, abbiamo rimesso a nuovo tutti gli scambiatori installati nei reparti produttivi di un produttore multinazionale di granulo di materia plastica.
Gli scambiatori erano molto danneggiati, e l’intervento di rigenerazione è stato completo e massiccio, comportando la pulizia e riguarnitura di più di 200 piastre di tipo free flow e 200 piastre tradizionali, con superfici di scambio unitarie da 0,4 a 0,3 metri quadrati.
Dopo la pulizia dalle incrostazioni di calcare, si è proceduto con la fase di controllo con liquidi penetranti, che vedete in queste foto a ‘luce bluastra’. Questo passaggio è cruciale per individuare ed evidenziare le cricche, ovvero le rotture, a carico delle piastre (le zone più chiare).
La rigenerazione degli scambiatori ha quindi interessato anche la parte dei fusti, con la rimessa a nuovo dei bocchelli e dei relativi rivestimenti.
I tempi concessi per l’intervento erano molto stretti. Il cliente, infatti, dopo il rallentamento della produzione durante il periodo di lockdown, doveva essere pronto per la fase di ripartenza. Siamo quindi riusciti a rispettare le sue richieste, e tutto il lavoro è stato svolto durante due settimane di agosto, tutto pronto per la ripresa della produzione alla riapertura che è stata frenetica.
Parliamo di cioccolato, e in particolare di quanto sia fondamentale il controllo fine ed estremamente preciso della temperatura nella produzione di cioccolato.
Gli impianti per produzione di cioccolato sono molto complessi, e veramente tanti sono i sistemi Tempco che abbiamo installato nelle diverse fasi coinvolte nella produzione del cioccolato, dal concaggio alla raffinazione, dallo stampaggio al confezionamento, andando a coprire di fatto quasi totalmente il ciclo produttivo.
Il controllo della temperatura è infatti un’esigenza fondamentale in qualsiasi fase della lavorazione del cioccolato. Quella tipica caratteristica, che nelle pubblicità viene chiamata ‘scioglievolezza’, ovvero la sensazione del cioccolato che si scioglie in bocca lasciando un sapore più o meno dolce a seconda dei gusti… ebbene, per ottenere questo effetto, il cioccolato va trattato con molta cura, sia dal punto di vista della lavorazione meccanica che del controllo della temperatura.
Il controllo della temperatura parte con la fase di concaggio, una delle fasi più delicate che serve a trasformare il cioccolato da solido e granuloso a qualcosa di setoso e, appunto, ‘scioglievole’. Qui vengono impiegati dei sistemi di termostatazione simili a quelli mono-fluido che si usano nel farmaceutico. In pratica, ci sono due scambiatori con fluidi di raffreddamento e riscaldamento che provvedono a mantenere costante la temperatura all’interno della macchina per il concaggio.
Altra fase importante dal punto di vista del controllo della temperatura è la raffinazione. Qui l’esigenza principale è legata al raffreddamento. Fino quindi alla fase di stampaggio del cioccolato. Quel tipico aspetto delle tavolette di cioccolato, lucide e divise con precisione in quadretti, è ottenuto proprio grazie a una regolazione estremamente accurata della temperatura dello stampo in cui viene fatto colare il cioccolato.
In questo periodo dell’anno riceviamo moltissime richieste di intervento e manutenzione per la rigenerazione e il revamping di scambiatori di calore a piastre. Il vantaggio che in particolare offrono gli scambiatori a piastre ispezionatili è la possibilità di aprirli per poter procedere al lavaggio completo e al controllo di tutti i componenti, oltreché a possibili ampliamenti.
Vediamo allora di ripercorrere passo passo tutte le operazioni che solitamente seguiamo in un intervento di rigenerazione degli scambiatori, che ha lo scopo di riportare a nuovo lo scambiatore ripristinandone l’efficienza e le performance termiche iniziali.
Spesso gli scambiatori quando ci arrivano per gli interventi di revamping si trovano in condizioni disastrose, venendo da anni di funzionamento. Lo scambiatore viene quindi innanzitutto aperto, per controllare lo stato di usura dei tiranti, dei port lining e delle guarnizioni. Quando facciamo interventi di rigenerazione completa degli scambiatori, solitamente suggeriamo di sostituire completamente le guarnizioni con un kit di guarnizioni nuove, anche se l’operazione è costosa e invasiva, ma conviene farlo nel momento in cui si procede al lavaggio delle piastre.
Altra operazione che solitamente facciamo, una volta che le piastre sono state lavate e pulite, è quindi il controllo con liquidi penetranti sul 100% delle piastre, che serve ad assicurare che non vi siano micro-forature o cricche nelle piastre. Queste potrebbero essere dovute a fenomeni di corrosione, rivelando un problema grave di incompatibilità con i fluidi, o di erosione o magari dovute a uno scorretto serraggio da parte del cliente. Andare a cercare una perdita o una miscelazione una volta che lo scambiatore sia stato richiuso diventa infatti complicato.
Quindi, lavaggio delle piastre, controllo con liquidi penetranti ed eventuale scarto delle piastre danneggiate. Questa operazione permette anche di capire se ci sono delle problematiche di compatibilità dei fluidi che circolano nello scambiatore con i materiali delle piastre.
Si procede quindi alla ri-guarnitura dello scambiatore, mettendo le guarnizioni nuove, e si sostituiscono gli eventuali port lining danneggiati, nel caso di scambiatori flangiati, o dei bocchelli filettati danneggiati. Lo scambiatore viene quindi richiuso, con l’accortezza di sostituire i tiranti o almeno di pulire quelli esistenti. Si rimette quindi lo scambiatore in quota di serraggio corretta e si fa il test in pressione, per garantire che i due circuiti siano correttamente a tenuta e che non vi siano perdite nello scambiatore.
A test effettuato, lo scambiatore è pronto per essere riconsegnato al cliente. Una nuova etichetta viene quindi apposta, riportante la data della revisione e i codici identificativi delle varie operazioni effettuate.
Un’altra operazione che solitamente facciamo è anche quella di chiedere al cliente se abbia necessità di adeguare le prestazioni dello scambiatore alle eventuali nuove esigenze del suo impianto. In tal caso è infatti anche possibile intervenire con degli ampliamenti dello scambiatore o con delle modifiche al design delle piastre, dando di fatto nuova vita allo scambiatore di calore.
Buon Anno e un buon inizio 2021 a tutti!
Approfittando della pausa natalizia, in Tempco abbiamo eseguito un intervento di revamping e potenziamento dello scambiatore di interfaccia per regolazione della temperatura dei reattori nel reparto produttivo di un cliente che opera nel life science e farmaceutico.
Il cliente ci ha interpellati dopo che lo scambiatore ha lavorato senza interruzione per oltre 15 anni, contribuendo alla corretta regolazione delle temperature di processo nella produzione di API, principi attivi farmaceutici. In particolare, l’intervento ha comportato la rigenerazione a nuovo delle piastre dello scambiatore di calore.
Al fine di sopperire alle nuove esigenze produttive dell’impianto del cliente abbiamo inoltre provveduto a incrementare la superficie di scambio termico, possibile con questa tipologia di scambiatori grazie al semplice aumento del numero di piastre nello scambiatore.
Il 2020 volge al termine, e ogni anno in questo periodo siamo impegnati a pensare a una frase per preparare una mail emozionale da inviare a una lista di contatti, per ringraziare tutti quanti hanno collaborato e collaborano con noi.
Quest’anno ho voluto fare qualcosa di diverso. Ho pensato di fare un video, simile a quelli che in questo anno così particolare, e difficile, ci siamo abituati a utilizzare per relazionarci socialmente.
Preparando questo video mi sono allora chiesto cosa ci aspetta in questo 2021. E credo che sicuramente ci sarà un forte aumento delle applicazioni dell’intelligenza artificiale, per il controllo e il monitoraggio degli impianti industriali. Tutti parlano di Industria 4.0, ma è qualcosa che nel settore delle utilities in cui Tempco opera ancora fatica a decollare.
Ebbene credo che in questo 2021 potremo assistere a un incremento di queste applicazioni, per il monitoraggio degli impianti e delle loro performance, con un obiettivo importantissimo che è quello della gestione dell’energia. Ritengo quindi che ci sarà un incremento dei sistemi di controllo intelligenti per utilizzare l’energia solo quando effettivamente serve, e solo nelle quantità realmente richieste.
Credo che questa potrebbe essere la nostra mission per il Nuovo Anno. Auguro allora a tutti delle Serene Feste e un Felice 2021!
TEMPCO studia e realizza sistemi e soluzioni per il raffreddamento, riscaldamento, termoregolazione e scambio termico, nei differenti processi produttivi industriali.
