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Regolazione fine dell’energia

 Molti processi produttivi necessitano di sistemi di riscaldamento e/o raffreddamento, ma altrettanti necessitano di una termoregolazione o termostatazione, ovvero di un corretto controllo della temperatura durante alcune fasi delicate dei cicli di lavorazione.

Alcuni esempi sono:

  • cicli di pastorizzazione alimentare
  • cicli produttivi nell’industria chimico/farmaceutica
  • stampaggio delle materie plastiche e della gomma
  • cicli termici di tempra dei metalli
  • processi di spalmatura dei tessuti
  • lavorazioni di accoppiamento nei settori plastici e/o tessili
  • calandratura di laminati plastici

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Lo scambiatore non rende…

Lo scambiatore non rende…non scambia…

Questa affermazione l’ho sentita ormai migliaia di volte e tutte le volte mi fa sorridere.
Mi spiego meglio, senza voler offendere la sensibilità di nessuno.
Gli scambiatori di calore sono apparecchiature “statiche“, praticamente senza parti in movimento, che svolgono la semplice funzione di trasferire energia (termica), da un fluidi ad un altro, aventi potenziali differenti, ovvero aventi tale energia a due livelli differenti, determinati dalla temperatura dei relativi fluidi.

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Free cooling integrato, separato e retrofit

Ho scritto ormai diverse volte a proposito di free cooling, solitamente di impianti che nascono con un sistema integrato nel progetto di base.

V TYPE FREE COOLER

Esistono diversi sistemi di free cooling integrato, tutti i costruttori di chiller annoverano nella loro gamma, gruppi frigoriferi con il sistema di raffreddamento in free-cooling completamente inserito nelle dimensioni della macchina stessa. Si tratta di soluzioni compatte, ma che a mio avviso mal si sposano con il concetto di recupero energetico.

Infatti personalmente intendo il free-cooling non come una appendice commerciale da dare ad un impianto per vendere di più, ma come un vero e proprio sistema di raffreddamento a risparmio energetico, che venga progettato ad hoc per le esigenze del cliente.

Quindi un sistema integrato a livello di progetto, ma che preveda l’installazione di un vero e proprio free-cooler adeguato alla potenzialità termica da dissipare.

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Scambiatori di calore: i materiali costruttivi

I materiali costruttivi con i quali vengono realizzati gli scambiatori di calore, non vengono spesso presi in considerazione, in quanto la semplicità della duty, non ci mette nella condizione di porci problemi. Ferro, rame, acciaio inossidabile, tutto va bene quando i fluidi sono l’acqua, l’aria, o l’olio.

Ci sono però casi specifici nei quali cominciano ad insorgere problemi di compatibilità tra i materiali costituenti le parti dello scambiatore ed i fluidi con i quali esse vengono a contatto:

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Torri evaporative package o in cemento

Torri Package su impianto chimico torri in cemento armato prefabbricate

Torri evaporative package o in cemento…nelle installazioni piccole o grandi il problema non si pone proprio:

piccole installazioni, torri package

grandi installazioni, torri in cemento

…ma quale è il limite che segna il passaggio tra piccola installazione e grande installazione?

Tipicamente fino a qualche tempo fa si parlava di 2000/3000 mc/h, ovvero la soglia dove cominciava a diventare interessante pensare a due piccole celle in cemento armato, forzate o anche già indotte.

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Una torre evaporativa in cantina

torri evaporative incrostate

Una torre evaporativa in cantina ed una sottoterra…sembra strano ma non è così.

Le torri evaporative non sono proprio il massimo dell’estetica, anche se ultimamente alcuni costruttori hanno affinato la costruzione, dopo qualche mese di funzionamento, le torri evaporative diventano veramente “brutte” a vedersi:

  • esposizione ad agenti atmosferici
  • colature di umidità
  • gocciolamenti di acqua da vento
  • incrostazioni di carbonati sulle serrande
  • alghe

questo sono solo alcuni esempi di quello che si presenta a prima vista.

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Riempimento delle torri evaporative e rendimento termico.

Oggi una importante industria farmaceutica dell’hinterland milanese, mi ha chiamato per un sopralluogo su di un gruppo di torri evaporative, fornite ormai più di dieci anni fa, in quanto durante l’ultimo periodo estivo hanno lamentato un decadimento delle prestazioni, faticando a raggiungere le temperature di progetto.

Il responsabile degli impianti, ha confessato che dopo oltre dieci anni di lavoro ininterrotto, forse è arrivato il momento di metterci mano. Le torri refrigeranti in questione infatti funzionano a pieno regime durante il periodo estivo, in quanto sono asservite a dei gruppi frigoriferi, per il condizionamento dei reparti produttivi. Durante la stagione fredda in ogni caso, rimangono in funzione a regimi ridotti, in pratica viene messo in marca a rotazione un gruppo su cinque, cercando di pareggiare le ore di lavoro, per soddisfare la richiesta di climatizzazione di alcuni locali produttivi, dove praticamente il condizionamento serve anche nei mesi invernali.

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Torri evaporative con riepimento film o splash

torri 1

Le torri evaporative sono macchine termiche piuttosto semplici. In pratica si tratta di scambiatori di calore a contatto diretto, in quanto l’acqua da raffreddare è in contatto diretto con l’aria che la raffredda. Le torri evaporative si giovano inoltre del potere di raffreddamento dato dal calore latente di evaporazione, che permette una efficienza notevole con un consumo di energia esiguo, ed il raggiungimento di temperature più basse rispetto alla temperatura dell’aria ambiente (…ma di questo abbiamo già ampiamente parlato…).

Nonostante la loro semplicità, sono comunque apparecchiature piuttosto delicate, che necessitano una costante manutenzione, unita ad un controllo dei componenti interni di scambio.

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Pulizia di scambiatori sul posto, cleaning in place

incrostazioni in uno scambiatore di calore

In un precedente articolo, parlavo del risparmio energetico legato alla pulizia ed alla efficienza delle apparecchiature termiche sugli impianti di riscaldamento/Raffreddamento.

Un esempio tipico può essere banalmente la quantità di acqua calda prodotta dalla caldaia di casa, quando il relativo scambiatore è pulito e viceversa quando è sporco.

Proprio ultimamente si è verificato il caso di un nostro cliente, che su un paio di impianti lamentava un improvviso quanto anomalo calo di prestazioni degli scambiatori di calore a piastre, dedicati al recupero di energia termica dai motori endotermici dell’impianto di cogenerazione.

Essendo gli scambiatori delle macchine statiche, il problema di un calo di rendimento è raramente imputabile ad un deterioramento dello scambiatore stesso.

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Impianti di verniciatura di lavaggio e tessili, scambio termico

TCOIL scambiatore a piastre per immersione

Negli impianti tessili, come negli impianti di verniciatura, i fluidi sono carichi di particelle in sospensione, elementi incrostanti e sporcizia di vario genere, che viene filtrata con difficoltà.

Questo genere di impianti necessita comunque di termostatazioni, riscaldamenti e raffreddamenti.

Come fare con i fluidi sporchi?

Ovviamente gli scambiatori a piastre, efficentissimi, ma molto delicati dal punto di vista dello sporcamento, non si possono utilizzare.

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