Da qualche tempo non parliamo del settore biogas, ma è un comparto in cui Tempco continua a essere molto attiva e presente, fornendo impianti per questo tipo di applicazioni.
Tutti gli impianti sono sempre in configurazione completa e vengono consegnati pronti per l’installazione. Di particolare interesse sono quindi le ultime applicazioni in ambito delle cartiere, con lo scopo di abbattere le emissioni inquinanti. Le cartiere presentano infatti un alto potenziale per la produzione dibiogas e biometano, in quanto il ciclo produttivo di una cartiera genera una grande quantità di acque reflue ricche di COD (chemical oxygen demand) biodegradabili, che si prestano a essere trattati e valorizzati per produrre biogas.
Torniamo a parlare di scambiatori di calore, ma più specificatamente di uno speciale processo di costruzione degli scambiatori chiamato Diffusion Bonding, legato agli scambiatori di calore a piastre.
Sono note le diverse tipologie che esistono di scambiatori di calore a piastre: scambiatori ispezionabili, scambiatori a piastre saldobrasate, scambiatori di calore a piastre completamente saldati. Inoltre, esiste una sorta di scambiatori di calore a piastre interamente in acciaio inox realizzati utilizzando questa speciale tecnologia di saldatura detta diffusion bonding.
Si tratta di un innovativo processo di saldatura che permette di unire due metalli simili o dissimili attraverso una sorta di compenetrazione della struttura cristallina dei metalli. Il tutto, a temperature molto più basse di quelle richieste per il processo di fusione dei metalli stessi.
Come è possibile? Senza scendere troppo nei dettagli, che possono essere trovati online, in sostanza gli scambiatori vengono posti all’interno di forni speciali, in condizioni sottovuoto, dove raggiungono temperature pari al 65, 70 o 75% rispetto alla temperatura di fusione e posti pressione per ottenere la compenetrazione della struttura cristallina. Il processo genera quindi giunti di saldatura estremamente resistenti senza apporto di materiale e senza peso aggiuntivo.
Questo speciale processo di costruzione ha molte applicazioni in una varietà di settori, tra cui importanti settori principali come l’aerospaziale, l’oil and gas e anche l’industria dell’idrogeno, un settore emergente che è attualmente molto di tendenza.
Questi scambiatori offrono molti vantaggi e alcuni svantaggi. Tra gli svantaggi, il processo costruttivo che aumenta i costi dal momento che impiega forni speciali e comporta una lavorazione molto particolare, che richiede tempi ciclo lunghi e pertanto costi più elevati.
Tra i vantaggi, il fatto che si tratta di scambiatori realizzati in un materiale unico e completamente saldati, ragion per cui offrono un’altissima resistenza a pressioni e temperature estremamente elevate. Questa tecnologia può infine essere applicata sia agli scambiatori in acciaio inox che in titanio, ma anche a materiali diversi, nel qual caso la tecnologia diventa un poco più complicata.
Responsabilità e immaginazione per portare innovazione green nelle applicazioni di controllo della temperatura e gestione dell’energia termica nell’industria di processo. E’ ormai da alcuni anni che l’impegno di Tempco nello sviluppare soluzioni di termoregolazione industriale persegue oltre all’obiettivo della massima efficienza energetica anche quello di una sempre maggiore sostenibilità dei sistemi e dell’impiego di energie rinnovabili.
E’ quindi con un certo orgoglio che annunciamo che questo cammino porta oggi alla nascita di Tempco.green, un nuovo spazio dedicato espressamente alle soluzioni per gestione dell’energia termica a connotazione Green, che abbracciano le nuove tecnologie per accompagnare le imprese nel mondo industriale in un comune percorso verso una produzione sostenibile. Solid Sustainability è il claim che caratterizza questa nuova era in Tempco, e la nuova energia che alimenta le soluzioni che insieme ai clienti vogliamo studiare per portare la sostenibilità all’interno dei processi produttivi in tutti i settori industriali.
Energia nuova, green e rinnovabile, risparmio energetico e tecnologie all’avanguardia, dagli innovativi scambiatori PCHE per applicazioni nell’industria dell’idrogeno e nella refrigerazione a CO2, agli scambiatori a immersione TCOIL in applicazioni che sfruttano le pompe di calore e la geotermia; dalle celle a combustibile alle nuove soluzioni per una mobilità green nei settori automotive e marine. Fino alla digitalizzazione per il monitoraggio e l’ottimizzazione sempre più fine e intelligente dei consumi energetici nei processi industriali.
Vi invitiamo allora a entrare e scoprire con noi il nuovo mondo di Tempco.green, per creare insieme una Nuova era della sostenibilità nell’industria di processo.
Torniamo a parlare di un argomento che è stato già trattato in un precedente video del canale YouTube di Tempco, che riguarda il calcolo del volume del serbatoio di buffer termico in un gruppo frigorifero. Qualcuno ha difatti fatto notare che non venivano fornite le formule per procedere al calcolo del tank di accumulo nei gruppi frigoriferi
Diciamo innanzitutto allora che si tratta di un controllo, per cui occorre sapere alcuni dati: la temperatura di lavoro del chiller, che è la temperatura dell’acqua fredda che il chiller deve fornire e che verrà accumulata nel serbatoio. Quindi, la temperatura del fluido caldo che giunge dal processo, poi il volume complessivo dell’impianto e il volume del serbatoio come lo abbiamo stimato. Perché ci servono questi quattro dati?
Servono poiché con una formula semplice, che viene mostrata nel video e che riportiamo qui sopra, possiamo determinare se con il tipo di volume e di temperature coinvolte la temperatura che arriva al chiller sarà quella corretta di progetto. Ovvero, se la temperatura di ritorno al chiller non sarà troppo elevata. In quanto, come veniva spiegato nel precedente video, se una temperatura troppo elevata giunge al chiller, questo va in blocco. Salgono le temperature di evaporazione e la pressione di condensazione, mandando in blocco il chiller. Causando di conseguenza un incremento della temperatura che bloccherà l’intero processo produttivo.
Tra le misure di contrasto al cambiamento climatico nell’industria figura sicuramente il passaggio ad apparecchiature che fanno impiego di refrigeranti rispettosi dell’ambiente, con l’obiettivo di ridurre le emissioni di gas serra. Il ricorso a refrigeranti ecologici, come l’R290, è tuttavia soggetto a normative rigorose, e ciò impone un controllo particolarmente attento della quantità di riempimento dell’apparecchiatura. Il tema è di grande importanza ed è oggetto di un recente articolo pubblicato da Kaori, nostro partner tecnologico per gli scambiatori di calore a piastre.
La necessità di calcolare con cura la quantità di refrigerante naturale pone infatti una grande sfida nella progettazione dei prodotti, rendendo ancora più cruciale il calcolo del volume dello scambiatore di calore.
In particolare, l’articolo rimarca come le prestazioni di una pompa di calore siano correlate a fattori quali l’area di trasferimento del calore (HTA), il coefficiente di trasferimento del calore (U) e il delta T medio logaritmico (LMTD) dello scambiatore di calore. Tuttavia, la regola di dimensionamento del sistema è complessa, poiché comprende anche altri fattori, quali carica di refrigerante, aggiustamento del surriscaldamento della valvola di espansione, volume del lato refrigerante e perdite di carico dello scambiatore di calore, ed è impossibile considerare un solo parametro.
Considerando la sostituzione di uno scambiatore di calore saldobrasato di un’altra marca con uno scambiatore Kaori, occorre quindi tenere presente che:
1. Il valore dichiarato a catalogo e il valore effettivo del volume del prodotto di altri marchi possono differire, è pertanto consigliabile utilizzarlo solo come riferimento. Inoltre, se nello scambiatore di calore è installato un distributore di refrigerante, ciò potrebbe influire sul valore del volume effettivo. Pertanto, il volume esatto può essere misurato dopo il riempimento con acqua.
2. Il volume dello scambiatore di calore non dovrebbe essere il criterio principale per procedere alla sostituzione; dovrebbero invece essere considerati i parametri di sistema rilevanti corrispondenti.
Un esempio pratico a tale riguardo può aiutare: una marca XXH62-60 (volume lato refrigerante circa 2,73 L) corrisponde allo stesso volume di uno scambiatore a piastre saldobrasato Kaori R111, il quale richiede 66 piastre, con un conseguente numero totale di piastre e area di scambio termico totali in eccesso (+18%). Inoltre, la portata del refrigerante diminuisce, la temperatura satura di evaporazione aumenta a causa della caduta di pressione e, se la valvola di espansione e il volume del refrigerante non corrispondono, ciò può influire negativamente sulle prestazioni finali.
Come ogni anno, tutto il team di Tempco desidera porgere i suoi più calorosi auguri per queste Feste, per un Buon e Sereno Natale e un Felice e sempre più Sostenibile Nuovo 2024.
Un Anno Nuovo che sia all’insegna di soluzioni per il controllo della temperatura e della gestione dell’energia sempre più Green.
Questo perché i canali interni sono molto piccoli e stretti, parliamo di passaggi idraulici con un diametro di 2 – 2,5 mm. Chiaramente una pulizia meccanica è impossibile da realizzare. È possibile procedere con un lavaggio chimico, il classico CIP, Cleaning in place, utilizzando fluidi detergenti più o meno aggressivi in grado di rimuovere incrostazioni, depositi di sporco o grasso che si sono accumulati all’interno dello scambiatore.
Ovviamente lo scambiatore deve consentire almeno un discreto passaggio al fluido detergente, nel senso che se lo scambiatore a piastre saldobrasato è completamente intasato non è più possibile pulirlo. Questo perché il fluido non scorrerà all’interno dello scambiatore, o comunque creerà dei canali di scorrimento preferenziali ma non pulirà l’intero pacco piastre.
E’ quindi meglio utilizzare scambiatori a piastre saldobrasati solamente con fluidi puliti. Oppure fare un attento controllo delle perdite di carico, e appena si ha un segnale di un aumento delle perdite di carico, a portata costante naturalmente, quello è il segnale d’allarme che indica che lo scambiatore a piastre saldobrasate comincia a sporcarsi. È allora opportuno effettuare immediatamente un intervento di pulizia, per evitare un completo intasamento dello scambiatore.
Tra le diverse tipologie di scambiatori di calore nell’offerta di Tempco, particolarmente adatti alle nuove applicazioni per l’industria dell’idrogeno nella Green Energy sono gli scambiatori a piastre FULL INOX e PCHE, scambiatori a circuito stampato completamente in acciaio inossidabile adatti per la generazione di idrogeno e per i sistemi di alimentazione mediante elettrolisi PEM o acqua deionizzata a bassa conduttività.
A prescindere dal tipo di tecnologia di elettrolisi, Tempco può fornire soluzioni termiche di alto valore grazie a scambiatori di calore a piastre saldobrasate per apparecchiature di elettrolisi, elettroliti, raffreddamento di fluidi di lavoro e recupero di calore del sistema. I sistemi termici Tempco possono essere utilizzati nei cicli di riscaldamento e raffreddamento per la produzione e impiego di idrogeno.
Un importante e interessante caso applicativo sviluppato negli ultimi mesi riguarda la collaborazione con Baglietto per la realizzazione dello yacht Bzero, che apre le porte alla nautica a zero emissioni.
Dall’acqua all’energia, il contributo di Tempco per raggiungere questo traguardo consiste nella fornitura di sistemi di raffreddamento dell’elettronica di potenza a bordo. Grazie a uno studio approfondito del caso, Tempco ha potuto garantire una soluzione efficiente, compatta e totalmente customizzata per le esigenze del cliente.
La soluzione studiata per Baglietto comprende nello specifico tre diversi sistemi di gestione dell’energia termica:
Container elettrico
Dissipazione dell’energia in acqua di mare con scambiatore immerso TCOIL. Preriscaldamento elettrico
Container idrogeno
Raffreddamento e regolazione della temperatura della FUEL CELL
Container storage
Stoccaggio dell’idrogeno negli idruri metallici
Una corretta gestione del raffreddamento è un’operazione delicata e di cruciale importanza nella produzione del polistirolo espanso. Si tratta infatti di un ciclo che in passato ha sempre impiegato torri di raffreddamento, ma che oggi con l’evoluzione delle tecnologie consente di accettare una temperatura di raffreddamento a livelli superiori.
Questo sviluppo permette quindi di utilizzare condensatori ad aria, i classici dry-cooler, adottando una soluzione che offre anche il vantaggio di eliminare i consumi d’acqua delle torri e offre una gestione molto più semplice dell’impianto. Non vi è infatti più il rischio di implicazioni di legionella derivanti da una cattiva gestione delle acque oppure di scaling e incrostazioni dovuto alla presenza di carbonati.
Le soluzioni per i cicli di produzione del polistirolo espanso sviluppate da Tempco fanno quindi comunque impiego di particolari scambiatori di calore dotati di tubi in acciaio inox, materiale scelto con l’obiettivo di aumentarne la durata e l’affidabilità nel tempo.
Si tratta di scambiatori che vengono realizzati utilizzando un processo di produzione molto particolare nella realizzazione delle piastre e dei relativi canali, impiegando una tecnologia per molti aspetti simile a quella utilizzata per i circuiti stampati in elettronica. Utilizzando di fatto una sorta di erosione elettromeccanica, è infatti possibile ottenere degli schemi dei canali che vengono preparati in precedenza su un computer. Impiegando un software CAD, vengono disegnati i canali necessari, che poi vengono realizzati sulla piastra con una sorta di stampante, per semplificare.
Chiaramente il processo non è così semplice e scontato e richiede anzi un know-how molto speciale, ma il processo permette di ottenere scambiatori dalle caratteristiche molto interessanti. Questo in quanto la possibilità di realizzare i canali in questo modo permette di avere massima flessibilità e libertà nella progettazione dei canali stessi. Senza peraltro essere più limitati da uno stampo e con inoltre il grande vantaggio di non dover più costruire uno stampo per lo stampaggio fisico della piastra, sostituito invece da un processo meccanico che trasferisce lo schema dei canali sulla piastra.
Notevoli sono quindi i vantaggi offerti dagli scambiatori PCHE, in quanto innanzitutto consentono di realizzare scambiatori multistream, con 3, 4 o 5 stream differenti, mentre con gli scambiatori tradizionali è possibile averne fino a un massimo di tre. Inoltre, è possibile realizzare i canali e le circuitazioni nelle posizioni più comode, per cui è possibile sbizzarrirsi creando canali dedicati per gestire diverse portate, differenti perdite di carico e tipologie di scambio termico differenti.
La costruzione dello scambiatore avviene quindi tramite una speciale tecnologia di saldatura, chiamata Diffusion Bonding, che consente di realizzare gli scambiatori senza materiale di apporto. Ciò significa che, nel caso dell’acciaio inossidabile, potremo avere scambiatori full-inox, o scambiatori full-titanium nel caso del titanio. Offrendo quindi resistenza a pressioni e temperature molto elevate. Temperature elevate ed estreme in entrambi i sensi, ossia da temperature criogeniche fino a temperature molto elevate. Ciò apre naturalmente a una varietà di applicazioni in moltissimi settori industriali.
Vi sono chiaramente anche degli svantaggi, quali il costo e i tempi di produzione, che vengono però ampiamente ripagati da tutti i vantaggi che derivano dall’avere degli scambiatori dalle prestazioni talmente notevoli.
TEMPCO studia e realizza sistemi e soluzioni per il raffreddamento, riscaldamento, termoregolazione e scambio termico, nei differenti processi produttivi industriali.
