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Scambio termico

Gli argomenti trattati in questo capitolo potranno apparire elementari, ma ogni tanto, vale la pena di ricordare i principi fondamentali che stanno alla base del trasferimento di calore. Secondo le leggi naturali, l’energia presente in un sistema, tende sempre all’equilibrio ed all’uniformità. Fino a quando esisterà una differenza di temperatura, il calore abbandonerà il corpo o il liquido caldo per essere assorbito dall’ambiente freddo.

Il principio di funzionamento degli scambiatori si basa su questa propensione all’uniformità delle temperature. Negli scambiatori di calore a piastre, il calore attraversa facilmente le sottili superfici di scambio, che separano il fluido caldo da quello freddo. Questo permette di riscaldare e/o raffreddare un liquido o un gas con un minimo consumo di energia. La differenza di temperature costituisce la forza motrice degli scambiatori. Lo scambio termico tra un liquido ed un altro si basa sulle seguenti regole fondamentali:

  • il calore si propaga sempre dal fluido caldo a quello freddo
  • è indispensabile una differenza di temperatura tra i fluidi
  • il calore, sviluppato dal fluido caldo è equilibrato dal calore assorbito dal fluido freddo, fatta correzione del calore sviluppato o assorbito, per dispersione, dall’ambiente.


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Controllo piastre e guarnizioni, manutenzione per Scambiatori di Calore

La Manutenzione è fondamentale per il buon funzionamento di uno Scambiatore di Calore, al fine di prevenire interruzioni di produzione e blocchi macchine indesiderati. Uno scambiatore di calore è un macchinario termico impiegato in applicazioni per impianti industriali come la termostatazione, la termoregolazione e il recupero di calore, per mantenere costanti temperature di lavoro nei processi manifatturieri, con risparmio di costi e di consumo energetico. Gli scambiatori di calore a piastre, dopo un certo periodo di servizio, possono presentare dei problemi che vanno controllati, per assicurare piena funzionalità al sistema di scambio termico: i fluidi di lavoro possono lasciare depositi sulle piastre, e alcuni di questi posso arrivare a danneggiarle, ma anche le guarnizioni e i materiali di chiusura vanno incontro a un processo di invecchiamento.

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Plates Cleaning and regasketing, time for Heat Exchangers maintenance

Maintenance is important for a perfect rendition of Heat Exchangers, in order to prevent interruptions and unplanned production downtime. A heat exchanger is a thermal equipment used in industrial plants applications such as termostatation, thermoregulation and heat recovery, in order to maintain a constant temperature in manufacturing processes saving on energy consumption. Plate heat exchangers, after a period of service, can develop threads that have to be checked, to assure perfect functionality of the heat exchanger system: working fluids can leave deposits on plates, and some kind of fluids can damage plates themselves, but also gaskets and sealing materials get aged.

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Oil cooling, raffreddamento dell’olio idraulico

In un articolo di oltre un anno fa, avevo accennato alla necessità di raffreddare l’olio negli impianti idraulici.

Qualsiasi azionamento idraulico in fatti è asservito da pompe ad alta pressione, che servono ad assicurare la necessaria energia meccanica/cinetica, per muovere i vari meccanismi ed automatismi, siano essi pistoni, motori idraulici, o altro.

L’energia generata da queste pompe, viene in parte trasmessa all’olio stesso, sotto forma di calore, per via dei rendimenti insiti in questa tipologia di macchine.

Questo calore riscalda l’olio idraulico che surriscaldandosi, perde le proprie caratteristiche fisiche, si deteriora compromettendo la funzionalità degli apparati che asserve.

Allo scopo di evitare queste situazioni, l’olio viene raffreddato dissipando il calore in eccesso tramite scambiatori di calore.

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Termoregolazione nelle materie plastiche

La produzione di materie plastiche, sia a livello di batch che a livello di stampaggio, comporta un controllo costante della temperatura di processo.

Questo avviene nello stampaggio, mediante il controllo fine della temperatura degli stampi, che a livello di produzione batch (quindi di produzione di mescole, granuli o altro), a livello di miscela, ovvero nella composizione della ricetta.

Un elemento chiave è la miscelazione dei cosiddetti “plastificanti”, che avviene in particolari apparecchiature, adibite a “creare” una vera e propria ricetta, miscelando fra loro i vari composti.

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Termoregolazione di potenza

Il campo di applicazione delle centraline di termoregolazione, è limitato spesso e volentieri a potenze termiche modeste.

Una unità di termoregolazione da 75/100 KW è già una macchina di tutto rispetto, che comporta una progettazione accurata ed una realizzazione attenta.

La grande esperienza acquisita in tutti questi anni, ci ha portato a sviluppare centrali di termoregolazione, sia per acqua pressurizzata che per olio diatermico ad alta temperatura, di potenza sempre più elevata.

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Volano termico

Nell’ultimo articolo ho parlato dell’indice di contemporaneità, legato ai carichi termici ed al calcolo della potenzialità di una macchina termica, sia essa un refrigeratore, una centralina di termoregolazione, uno scambiatore di calore o una torre evaporativa.

Chiudendo avevo accennato alla possibilità di valutare ulteriori sistemi per risparmiare energia analizzando i tempi di lavorazione di un determinato processo.

In sostanza si tratta di analizzare in modo ancora più puntuale la situazione di utilizzo dell’energia termica di riscaldamento o raffreddamento da parte del processo produttivo del cliente, infatti dobbiamo capire se nel processo produttivo del cliente vi siano dei tempi morti che consentano l’accumulo di energia termica, da sfruttare nei momenti di punta.

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Indice di contemporaneità nei carichi termici

Quando si progetta un impianto di raffreddamento o riscaldamento legato ad un processo produttivo o anche semplicemente quando si deve dimensionare una qualsiasi macchina termica che serve una utenza, ci sono tre punti fondamentali da definire per poter procedere con il progetto:

  • fluido di raffreddamento/riscaldamento
  • livello di temperatura
  • quantità di calore da asportare/apportare

Di questi tre elementi solitamente il più “complicato” da definire, se non lo si conosce a priori, è il terzo, relativo alla determinazione della potenzialità termica necessaria per somministrare il servizio adeguato al processo, come ho già spiegato in questo articolo.

In questo articolo vorrei soffermarmi su un aspetto altrettanto importante ai fini della determinazione del carico termico e quindi della progettazione della nostra macchina termica e/o impianto termico, come da titolo l’indice di contemporaneità.


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