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Regola delle cinque dita negli scambiatori di calore

11/11/2022

Avete mai sentito parlare della Regola delle cinque dita quando si tratta di dimensionare e progettare correttamente uno scambiatore di calore? In fase di progettazione di uno scambiatore, vi sono alcuni dati che è fondamentale conoscere.

Questi dati sono: il fluido da riscaldare e la sua portata; la temperatura di ingresso del fluido, ossia a quale temperatura giunge dal processo; la sua temperatura in uscita, ovvero a che temperatura dobbiamo restituire il fluido al processo; fluido di servizio, quanto fluido di raffreddamento o di riscaldamento si ha a disposizione, espresso in portata (kg/ora, metri cubi/ora); e la temperatura del fluido di servizio alla quale viene reso disponibile.

Cinque dati, cinque dita: con questi cinque dati è possibile calcolare un bilancio termico, ricavando pertanto tutti i parametri necessari a dimensionare lo scambiatore. Partiamo ovviamente dal presupposto di conoscere già il tipo di fluido che utilizziamo, avendo a che fare per esempio con uno scambiatore acqua/acqua, o acqua/olio o vapore/acqua.

Si potrebbe quindi obiettare che occorre conoscere le perdite di carico. Ma ammettiamo di avere già un fluido a una determinata pressione, questo ci consente di definire già un certo valore delle perdite di carico. Solitamente è un valore che viene fornito dal cliente, e nel caso così non fosse, indicheremo noi le perdite di carico ideali affinché lo scambiatore funzioni al meglio. Diversamente, il cliente ci chiederà di rifare il calcolo con le perdite di carico disponibili in funzione della pompa o della pressione del fluido disponibile.

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Recupero di energia a immersione nelle lavanderie industriali

04/11/2022

Una recente applicazione di recupero di calore dalle acque di una lavanderia industriale, per un cliente in Puglia, è per Tempco l’ennesima dimostrazione concreta della versatilità e flessibilità degli scambiatori TCOIL a immersione. In passato avevamo già sviluppato una applicazione che sfruttava la libertà di forma di questo tipo di scambiatori dimple jacket per impiego sui mangani da stiro impiegati nella stiratura automatica.

La nuova applicazione dei TCOIL per lavanderie industriali è la prima del genere che sviluppiamo, e si tratta di una soluzione particolarmente furba e innovativa in quanto consente al cliente di ottenere un ingente risparmio energetico. Il cliente dispone infatti di acqua alla temperatura di 45-50° C, che viene canalizzata e inserita nello scambiatore, con acqua di alimento a 12° C che si riesce in tal modo a portare a circa 35-40° C. Il guadagno che si ricava è quindi di circa 20-25° C, e l’acqua così riscaldata grazie all’energia termica recuperata viene mandata in caldaia per essere poi portata a 45° C per un nuovo ciclo. Si ottiene in tal modo un risparmio di circa 2/3 della potenza necessaria, utilizzando ad esempio solo 300 kW invece di 1.000 kW.

Tempco scambiatori TCOIL a immersione lavanderie industriali

E’ un tipo di applicazione decisamente intelligente, con recupero energetico e forte risparmio sui consumi, che oggi diventa decisamente interessante per le imprese a causa dell’aumento dei costi di gas ed energia elettrica. L’incremento dei prezzi dell’energia oggi infatti riduce molto il payback di un impianto di questo tipo, accorciando drasticamente il ritorno dell’investimento, che se prima poteva essere di 10 anni, oggi scende anche magari a soli tre anni. Con quindi un ROI decisamente accessibile e molto conveniente, anche perché un impianto del genere, con costruzione inox, offre poi una vita utile molto più lunga.

Anche in questo caso, si assiste a un cambio di paradigma analogo a quanto si diceva per il passaggio dal riscaldamento a gas a quello elettrico, di cui parlavamo già nel video sulla elettrificazione nel riscaldamento nelle centraline di termoregolazione.

Tempco scambiatori TCOIL lavanderie industriali

Tempco scambiatori a immersione TCOIL lavanderie industriali

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Perdite di carico e prestazioni negli scambiatori di calore, perché aumentano di pari passo?

28/10/2022

Un piccolo trucco e una curiosità spiegata nel funzionamento e nella resa termica degli scambiatori di calore: perché le prestazioni di uno scambiatore aumentano all’aumentare delle perdite di carico?

La cosa è presto detta: quando si vanno ad aumentare le perdite di carico ammesse nel flusso dei fluidi all’interno di uno scambiatore, ovvero le perdite di carico nell’acqua che circola nel mantello o nei tubi, o sulle due facce di scambio termico di uno scambiatore a piastre, si ottiene un miglioramento delle prestazioni. Questo perché, a parità della sezione dello scambiatore, nel momento in cui aumentiamo le perdite di carico significa che stiamo aumentando la portata. Ancora meglio, nel momento in cui accettiamo perdite di carico superiori, vuol dire che possiamo ridurre la sezione di passaggio dei fluidi e quindi aumentarne la velocità.

Questo comporta un moto più turbolento dei fluidi, che all’interno di uno scambiatore significa avere un aumento delle collisioni tra le particelle del fluido e pertanto un coefficiente di scambio termico superiore. Per cui aumenta la resa di trasferimento di calore dello scambiatore.

La stessa cosa può essere fatta con uno scambiatore pre-esistente, dove per migliorarne le prestazioni è possibile aumentare la portata, il che corrisponde in maniera abbastanza lineare a un aumento delle perdite di carico e quindi delle prestazioni dello scambiatore di calore.
Il piccolo trucco vale come suggerimento nella fase di progettazione degli scambiatori di calore, siano essi scambiatori a piastre o scambiatori a fascio tubiero, e in generale per qualsiasi tipologia di scambiatori.

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Saldobrasati per alta pressione per refrigerazione a CO2 nei mezzi di trasporto

21/10/2022

Abbiamo già avuto modo di accennare alla refrigerazione a CO2, un sistema per condizionamento green che non solo elimina l’impiego di refrigeranti sintetici, ma sfrutta una risorsa presente in natura, potremmo pertanto dire rinnovabile, senza impatto ambientale e non inquinante. I sistemi di refrigerazione a CO2 producono infatti acqua come scarto del ciclo termico.

Per una applicazione in impianti di condizionamento per mezzi di trasporto, sia per la cabina di guida che per la sezione passeggeri, Tempco ha fornito di recente degli scambiatori a piastre saldobrasati per alte pressioni, in grado di sopportare pressioni fino 140 bar. Le innovative soluzioni per HVAC che sfruttano la CO2 per il condizionamento hanno infatti la peculiarità di necessitare di strumentazione e apparecchiature appositamente studiate per resistere a pressioni di esercizio molto elevate. Un nuovo campo di applicazione per il condizionamento sostenibile e gli scambiatori saldobrasati, che pone una serie di nuove sfide nello sviluppo di concetti innovativi di ingegneria e costruzione degli impianti.

Tempco scambiatori saldobrasati alta pressione refrigerazione CO2

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Tempco TREG HCE termoregolazione monofluido in modello 3D

14/10/2022

La termoregolazione monofluido con le centraline TREG HCE in modalità raffreddamento mostrata ‘a nudo’ nell’animazione video sul nostro canale Tempco YouTube.

Il video mostra graficamente i flussi in ingresso del fluido da termoregolare e dell’acqua di raffreddamento. A scambio termico avvenuto all’interno dello scambiatore a piastre, la centralina provvede a far defluire il fluido regolato alla temperatura richiesta dal processo servito. Nel video è esemplificato lo schema dei circuito, con visione da entrambi i lati della centralina di termoregolazione.

Per una visione ancora più nel particolare, alla pagina nelle Soluzioni sul sito Tempco è inoltre possibile navigare il modello 3D interattivo della centralina, che consente di ruotare a piacere la macchina e di effettuare zoom altamente dettagliati per studiare in maniera approfondita la costruzione e l’ingegneria di queste centraline.

Tempco TREG HCE monofluido modello 3D circuiti

Tempco TREG HCE monofluido modello 3D scambiatore

Tempco TREG HCE monofluido modello 3D raffreddamento

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Caldo e freddo nei banchi prova di componenti automotive

07/10/2022

La termoregolazione è un requisito cruciale nelle applicazioni con banchi prova in generale, e nello specifico come nel caso dei sistemi di controllo della temperatura che abbiamo sviluppato di recente per banchi prova di componenti per automotive. Il sistema è stato sviluppato per servire il banco di test dei componenti per il settore auto di un cliente, regolando le temperature in un ampio range che va dai -15° C ai +130° C.

La soluzione sviluppata impiega centraline della serie TREG con resistenze di riscaldamento pilotate da tristori. Questo consente di ottenere un’ottima modulazione della potenza termica, consumando energia solo quando e nella misura necessaria, assicurando inoltre una tolleranza molto fine nella regolazione dei livelli di temperatura.

Tempco termoregolazione banchi prova componenti automotive

Le centraline di termoregolazione sono quindi abbinate a chiller TCHIL, che forniscono l’energia fredda per completare l’ampio range di termoregolazione in cui lavora la soluzione per banchi prova di componenti per auto.

Tempco termoregolazione banchi prova componenti auto

Tempco termoregolazione banchi prova parti automotive

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Caro energia e riscaldamento, le aziende passano dal gas all’elettrico

30/09/2022

La crisi energetica, il caro energia e le problematiche geopolitiche che in Europa si ripercuotono sulle forniture di gas dall’est, stanno facendo muovere molte grandi aziende oggi verso l’elettrificazione nei loro processi di riscaldamento. Problemi che si ripercuotono negli aumenti dei costi per la produzione di energia, e di conseguenza nei costi per la produzione di calore.

Il passaggio cui stiamo assistendo è quello dal riscaldamento a gas a quello in elettrico, e sono giornaliere le chiamate che arrivano in Tempco con richieste di questo tipo. Ciò vale soprattutto per le aziende che hanno una auto produzione di energia elettrica, da fonti rinnovabili come il fotovoltaico ad esempio. In particolare vale quindi per grandi aziende con grandi impianti centralizzati per la produzione di vapore o di olio diatermico ad alta temperatura per il riscaldamento di determinati processi.

Queste realtà stanno di fatto ‘splittando’ questo tipo di riscaldamento su centraline più piccole riscaldate elettricamente. A differenza che in passato, infatti, dove in Italia il costo dell’energia elettrica era superiore al gas, oggi la situazione corrente rende questo tipo di scelta conveniente e preferibile specialmente se in azienda, come detto, è presente una auto produzione di energia da fonti rinnovabili.

Inoltre, questo tipo di centraline consente di implementare sistemi che impiegano relè statici o tiristori, quindi con modulazione della potenza sulla reale richiesta di riscaldamento nell’impianto di produzione, limitando così il consumo di energia solo laddove richiesto. Potendo così utilizzare piccole centraline dedicate a piccole parti di impianto, raffinando il consumo di energia riscaldando quella parte specifica di impianto solo quando è realmente necessario. Eliminando i consumi elevati legati a un sistema unico centralizzato che serve tutte le utilities.

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Refrigeratori, PLC e inverter nella raffinazione di metalli preziosi

23/09/2022

Gli impianti di lavorazione e raffinazione dei metalli preziosi presentano diversi punti nevralgici nei processi coinvolti di colata, fusione e separazione del materiale. I sistemi di raffreddamento servono qui alla regolazione delle temperature a livelli critici del forno e nei diversi step del processo di raffinazione.

Per un cliente nell’industria dei metalli preziosi e della raffinazione dei metalli abbiamo sviluppato un impianto servito da refrigeratori, che forniscono l’energia fredda al sistema. Un sistema di pompaggio, dotato di controllo delle temperature e delle portate tramite PLC con pannello operatore e inverter, che incrementa il risparmio energetico dei chiller, provvede quindi a veicolare il fluido di raffreddamento nei vari punti di utilizzo dell’impianto di raffinazione.

Raffinazione metalli preziosi Tempco sistema raffreddamento

La soluzione di raffreddamento contribuisce infine agli standard di efficienza sostenibilità della produzione del cliente, che fa grande dispiego di sistemi di automazione, controllo e supervisione del processo.

Refrigeratori sistema raffreddamento processo raffinazione metalli preziosi

Refrigeratori sistema raffreddamento processo raffinazione metalli preziosi PLC inverter

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Raffreddamento, chiller e scambiatori negli yacht ibridi

16/09/2022

Elettrificazione, motori elettrici, motori ibridi, sono qualcosa che insieme alle energie rinnovabili e alternative non riguarda solo il comparto automotive. Un ambito di applicazione che attualmente è di grande interesse e decisamente in forte crescita è infatti quello marittimo delle imbarcazioni, barche e yacht in versione ibrida.

Si tratta di yacht che al tradizionale motore endotermico alimentato a combustibili fossili diesel abbinano un motore elettrico. Nelle imbarcazioni il motore endotermico non provvede direttamente a muovere le eliche, ma alimenta dei generatori di corrente che a loro volta alimentano dei motori elettrici comandati da inverter che quindi fanno girare l’elica che muove la nave.

Le imbarcazioni e gli yacht ibridi rappresentano qui una nuova alternativa green, che sfruttano l’energia elettrica accumulata in batterie per far funzionare questi motori elettrici. Naturalmente, tutti questi azionamenti elettrici, motori, server e inverter di potenza e componenti elettrici, generano grandi quantità di calore che vanno dissipate. E si tratta di potenze molto importanti, superiori a quelle coinvolte in ambito automotive dove un normale radiatore è sufficiente al raffreddamento delle apparecchiature.

Per dissipare le importanti potenze termiche su yacht e imbarcazioni vengono quindi sviluppati appositi sistemi di raffreddamento ad hoc, come ad esempio scambiatori posti sotto lo scafo chiamati keel cooler che sfruttano direttamente l’acqua di mare per il raffreddamento. Vi sono però anche molte situazioni in cui l’acqua di mare presenta temperature troppo elevate, per cui si fa ricorso a chiller ausiliari installati a bordo che producono acqua refrigerata. Questa va quindi ad alimentare scambiatori di calore a piastre, tipicamente, che provvedono quindi al raffreddamento dei motori elettrici, degli inverter di potenza e dei vari componenti presenti a bordo degli yacht ibridi.

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Data center, raddoppiano gli investimenti con attenzione ai temi ESG

09/09/2022

Lo scorso anno gli investimenti in data center nel mondo hanno segnato una crescita enorme, con un numero di transazioni che ha raggiunto le 117 unità nel 2021 in incremento annuo del 64%, e un raddoppio del valore investito che tocca i 59,5 miliardi di dollari nel 2021. I dati sono contenuti nel report dello studio internazionale DLA Piper, dal rappresentativo titolo ‘The meteoric rise of the data centre: key drivers behind the global demand’. La crescita straordinaria sembra quindi destinata a proseguire, dal momento che nella sola prima metà del 2022 le transazioni sono state già 41, per un totale di 21,3 miliardi di dollari, cifra che equivale al doppio di quanto investito nello stesso periodo dello scorso anno, 10,6 miliardi di dollari.

Ciò che è ancora più interessante dal punto di vista di Tempco è però la crescente importanza data ai temi legati alla sicurezza eneregtica e ai fattori ESG (environment, social and governance) e di sostenibilità ambientale da parte di investitori, fornitori di debito e sviluppatori di infrastrutture data center. La domanda record è naturalmente spinta dall’incremento dei dati e della richiesta di potenza di calcolo, legato alla diffusione dei servizi cloud, al crescere dell’IoT e all’uso in costante aumento dell’AI, con all’orizzonte l’avvento della connettività 5G e del Metaverso. Al contempo, cresce l’attenzione al rispetto degli standard ESG da parte istituzionale, con iniziative quali il Climate Neutral Data Centre Pact o il ricorso a metriche quali il PUE (power usage effectiveness) nei data center, di cui abbiamo pure avuto modo di parlare in passato.

In questo quadro, il 94% dei soggetti interpellati dichiara che l’attenzione a tematiche ESG è cresciuta come criterio per nuovi investimenti o sviluppo di infrastrutture data center negli ultimi 24 mesi. Il 99% dichiara inoltre che questo tipo di attenzione crescerà ulteriormente nei prossimi 24 mesi. Il 35% di sviluppatori/operatori ha altresì dichiarato di aver ceduto almeno un data center negli ultimi due anni proprio a causa di problemi legati al tema ESG. Il raggiungimento di target zero emissioni diventa altrettanto rilevante: il 68% degli investitori e il 60% dei fornitori di debito e degli sviluppatori/operatori ha dichiarato che i data center nei quali hanno investito più di recente prevedono di raggiungere il target zero emissioni entro il 2030, se non hanno addirittura già completato l’obiettivo. Energia e fattori ESG figurano anche tra i principali criteri per cui gli investitori in data center sono disposti a pagare dei premi: il 70% degli sviluppatori/operatori e il 75% di investitori e fornitori di debito dichiarano che sarebbero felici di pagare un premio pur di investire in un’infrastruttura dotata di caratteristiche ESG e attenta alla sostenibilità.

Come abbiamo già avuto modo di trattare più volte, sostenibilità e risparmio energetico nei data center riguardano segnatamente il passaggio dal raffreddamento ad aria delle componenti IT e dell’elettronica all’utilizzo di soluzioni di raffreddamento a liquido per immersion cooling. Questo rappresenta in particolare un fondamentale cambio di passo nel futuro dei data center , in direzione di infrastrutture IT più sostenibili ad impatto ambientale ridotto. Ciò è dovuto ad alcuni fattori, in primis la possibilità di impiegare fluidi di raffreddamento a temperature meno spinte verso il basso, grazie al maggior coefficiente di dissipazione del calore dei liquidi rispetto all’aria. Notevole risparmio energetico è dato quindi dall’eliminazione di ventilatori e compressori richiesti dai chiller, aprendo inoltre la strada all’utilizzo del free cooling.

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