Abbiamo spesso parlato da queste pagine degli scambiatori di calore T COIL, scambiatori di calore a piastre con incamiciatura o a immersione.
Chiamati in inglese dimple plate jacket, presentano una tipologia costruttiva molto interessante, a elevata efficienza di scambio termico e soprattutto altamente customizzabile in quanto a forme e geometrie ottenibili.
Freddo e gelo in arrivo. Attenzione ai vostri impianti di termoregolazione e raffreddamento, scambiatori di calore, free cooler per motori endotermici e in generale impianti a circuito idraulico.
Fondamentale onde evitare costose rotture nelle tubazioni dovute al gelo, ecco una preziosa tabella dalla sezione Risorse nel sito Tempco che riporta le temperature di congelamento delle soluzioni anticongelanti più diffuse.
http://www.tempco.it/wp-content/uploads/2012/12/Temperature-di-congelamento_freezpoints.pdf
Altri articoli correlati:
https://www.tempco.it/blog/786/gelo-e-danni-negli-scambiatori-di-calore-ariaacqua/
https://www.tempco.it/blog/1989/freddo-ghiaccio-e-circuiti-idraulici/
Nel progettare una macchina termica, scambiatori di calore, unità di termoregolazione e torri evaporative, sistemi di pompaggio, tubazioni per trasmissione di fluidi e quant’altro, sono molti i fattori da valutare, dalla compatibilità dei materiali di costruzione al dimensionamento dei componenti in relazione alle caratteristiche dei fluidi coinvolti, fluidi di lavoro e sostanze impiegate nel processo produttivo con cui i macchinari sono a continuo contatto.
Il sito Tempco alla sezione Risorse offre in download una nutrita serie di materiali tecnici, tabelle e datasheet, un prezioso aiuto per la corretta valutazione progettuale di un impianto per gestione dell’energia termica.
Partiamo con la Compatibilità chimica di alcuni materiali plastici e metallici, impiegati per componenti quali dispositivi di pompaggio, piastre, valvole, tubazioni e guarnizioni, che trovate al link sottostante.
http://www.tempco.it/wp-content/uploads/2012/12/Chemical_compatibility.pdf
La tabella fornisce una guida iniziale, basata sulle indicazioni fornite dai costruttori unite all’esperienza maturata in Tempco, tenendo poi presente che la resistenza chimica dei materiali dipende da una varietà di fattori presenti nei singoli contesti applicativi, e che vanno pertanto valutati con attenzione caso per caso.
Qui invece la resistenza chimica di Rame e Acciaio Inox AISI 316 all’acqua in ragione di parametri quali la presenza di alcune sostanze in soluzione o della conduttività elettrica.
http://www.tempco.it/wp-content/uploads/2012/12/aisi316.pdf
http://www.tempco.it/wp-content/uploads/2012/12/CBE_corrosion_resistance.pdf
Durante il funzionamento di una torre di raffreddamento, parte dell’acqua evapora. Per questa ragione, tale tipo di macchina termica viene anche chiamata Evaporative cooler, o condensatore evaporativo.
In una torre evaporativa l’acqua da raffreddare cade dall’alto, incontrando l’aria in risalita che circola all’interno della torre. Essendo l’aria a temperatura inferiore rispetto a quella dell’acqua, e auspicabilmente secca e con basso tasso di umidità, lo scambio tra aria e acqua provoca l’evaporazione di parte dell’acqua, con sottrazione di calore pari alla quantità di energia termica richiesta perché il passaggio di stato da liquido a gassoso avvenga.
Poiché l’evaporazione riguarda solamente l’acqua, la conseguenza è un aumento della concentrazione di minerali, sali e carbonati in circolazione.
Il livello ammissibile di concentrazione è 3, significa tre volte la concentrazione iniziale di un dato componente.
Quando si oltrepassa questo livello, aumenta di pari passo il rischio di depositi dei solidi sospesi e dei sali sulle componenti della torre di raffreddamento, in particolare all’interno dei pacchi di scambio.
Le conseguenza saranno:
Per evitare queste implicazioni vi sono due sistemi:
La cura per la condizione dell’acqua di raffreddamento assicura un funzionamento duraturo e affidabile di torre di raffreddamento.
Di seguito riportiamo una tabella dei valori tipici dell’acqua di raffreddamento. In caso di superamento dei vari singoli parametri si suggerisce di installare un sistema di condizionamento e trattamento delle acque.
Ogni tanto penso sia utile ricordare che le opzioni per poter utilizzare gli scambiatori a piastre sono veramente molteplici e consentono l’utilizzo in tantissime differenti applicazioni…ho riletto le caratteristiche e…
Gli scambiatori di calore a piastre ispezionabili serie T PLATE P, sono composti da un telaio di contenimento che puo’ essere in acciaio verniciato o in acciaio inossidabile (per applicazioni alimentari o farmaceutiche), con una serie di piastre complete di guarnizioni applicate con sistema a clip, con differenti lunghezze termiche, profondità di stampaggio ed angoli di incrocio.
Materiali piastre standard
AISI 304, AISI 316, TITANIO, TITANIO/PALLADIO, 254SMO, HASTELLOY C276, INCONEL, MONEL
Materiali guarnizioni standard
Tipologia di guarnizioni
AD INCASTRO (CLIP), IMBUSTATE
Gamma piastre standard
Connessioni da DN25 fino a DN500
Standard connessioni:
Pressioni da PN6 fino a PN25, full vacuum
Temperature da -50°C fino a +200°C
Telai
Tiranteria
Esecuzioni Speciali
Nelle centrali di produzione di energia con turbine a vapore, vengono impiegati enormi scambiatori a fascio tubiero come condensatori. Il loro impiego è praticamente inevitabile e direi forzato per via delle condizioni di progetto e di lavoro necessarie.
Sicuramente si possono operare degli interessanti recuperi energetici, da spillamenti e cascami di vapore esausto, di qualità inferiore, inserendo degli scambiatori a piastre.
Abbiamo inserito alcuni scambiatori su applicazioni similari, che grazie alle notevoli dimensioni delle connessioni, DN300 e DN500, consentono di gestire portate di vapore a bassa pressione importanti.
Nello specifico, abbiamo inserito due coppie di scambiatori per il recupero energetico, sfruttando vapore a bassa pressione da spillamento, recuperando rispettivamente:
in entrambi i casi il cliente ha preferito inserire una coppia di scambiatori, per poter contare in ogni momento su uno spare almeno del 75% (2 scambiatori per il 150% della duty complessiva), anche in caso di manutenzione fuori programma.
L’abbattimento di sfiati di solventi su reattori nell’industria chimico farmaceutica è una applicazione ben conosciuta.
Solitamente viene attuata mediante scambiatori a fascio tubiero ma da alcuni anni ormai abbiamo implementato questa applicazione con scambiatori a piastre.
Esistono genericamente due tipologie di applicazioni consolidate:
La ragione per cui si utilizzano questi scambiatori e non ad esempio gli ispezionabili, è legata alla necessità di avere una perfetta tenuta dia in pressione, che peraltro è genericamente molto bassa, che soprattutto in condizioni di lavoro “full vacuum”.
Solitamente progettiamo e forniamo scambiatori saldobrasati full inox, mentre per i semisaldati la tecnologia più applicata vede applicate guarnizioni rivestite in PTFE. In entrambi i casi la scelta è giustificata dalla richiesta di resistenza agli agenti chimici corrosivi, nei confronti di altri materiali.
Da un recente rapporto dell’Energy & Strategy Group del Politecnico di Milano vengono alcuni dati davvero interessanti sul fabbisogno industriale di energia termica in Italia.
Pare infatti che nel 2014 la nostra industria abbia assorbito circa il 41% degli oltre 680 TWh di energia termica consumati nel nostro Paese. Ciò equivale a una media nel consumo annuo di 700 MWh per ciascun utente industriale, che corrisponde a una bolletta termica di circa 50.000 euro per singolo utente.
Non poco, soprattutto se si pensa che gran parte di questi soldi potrebbero essere recuperati con soluzioni quali cicli ORC, cogenerazione e scambiatori di calore, per un mercato dell’efficienza energetica nei consumi termici industriali che in Italia potrebbe valere un miliardo di euro l’anno.
I compressori d’aria a servizio di processi industriali, sono apparecchiature molto delicate e sofisticate, che necessitano di sistemi di raffreddamento affidabili ed efficienti.
Proprio in questi giorni stiamo terminando i collaudi per 3 sistemi di pompaggio per il raffreddamento di compressori che saranno installati in ambito petrolchimico, per una azienda statunitense leader nel settore.
Visto l’ambiente particolarmente gravoso ed aggressivo, abbiamo realizzato la verniciatura secondo specifica C5M per ambienti aggressivi. Tutti i componenti del sistema sono di origine europea per richiesta specifica del cliente.
Il sistema è stato progettato con elevato grado di sicurezza, con ridondanze attive e passive.
Subito dopo la ripresa di settembre, abbiamo messo in marcia due interessanti impianti di termoregolazione, entrambi installati su presse per la produzione di guarnizioni in gomma e materiali sintetici.
In entrambi i casi, le centraline vanno a sostituire obsoleti impianti di riscaldamento a vapore ed entrambi sono realizzati ad olio diatermico, massima temperatura di esercizio 265°C.
La peculiarità che rende interessanti questi due impianti è la necessità evidenziata dal cliente di poter regolare la temperatura dei diversi piani della pressa, con set-point differenti.
In pratica il cliente ci ha spiegato che ha la necessità di produrre contemporaneamente diverse mescole di gomma, che richiedono quindi differenti temperature di vulcanizzazione e/o reazione.
Dopo una attenta valutazione delle alternative percorribili, abbiamo optato per una soluzione “smart”, che prevede una singola centralina di riscaldamento, con la possibilità di modulare la potenza in funzione dell’effettivo carico termico richiesto, con una serie di dispositivi di regolazione della temperatura dei differenti piani della pressa.
Il risultato estremamente funzionale ed efficiente, ha messo il cliente nella condizione di avviare il budget per convertire tutte le presse di stabilimento a questo nuovo sistema di termoregolazione.
