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Scambiatori in impianto di cogenerazione operativo da oltre dieci anni

Nelle immagini di questo post è visibile un sistema di cogenerazione realizzato da Tempco in funzione dal 2014, equipaggiato con i nostri scambiatori di calore.

Gli impianti di cogenerazione comportano diverse applicazioni degli scambiatori di calore, il cui impiego consente di incrementare ulteriormente l’efficienza del processo. Si parte dal pre-trattamento del biogas, operazione volta a eliminare le impurità e l’umidità presenti nel biocombustibile per preservare il motore, fino al recupero di calore dai fumi di scarico del motore stesso mediante scambiatori a fascio tubiero, massimizzando la quantità di energia termica che il sistema può generare.

Immagine che mostra un impianto di cogenerazione installato nel 2014 con scambiatori Tempco

In questo caso, gli scambiatori Tempco lavorano sia sui jacket, con uno scambiatore saldobrasato, sia sul recupero fumi, con uno scambiatore a fascio tubiero.

Dopo 11 anni di lavoro, il cliente ci ha quindi chiamato per richiedere delle guarnizioni di ricambio sulle flange, che nel tempo si sono usurate. All’epoca dell’installazione, Tempco aveva fornito gli scambiatori, mentre per le guarnizioni il cliente si era affidato a un altro fornitore, anche se a onor del vero si tratta comunque di materiale soggetto a usura e che pertanto necessita di manutenzione.

Immagine che mostra il dettaglio di uno scambiatore a fascio tubiero di Tempco installato in impianto di cogenerazione

Immagine delle flange in impianto di cogenerazione realizzato da Tempco con scambiatori di calore in funzione dal 2014

Nel complesso, possiamo insomma dirci molto soddisfatti dell’applicazione realizzata per questo cliente.

Immagine che mostra la targhetta dell’installazione Tempco di due scambiatori di calore su un impianto di cogenerazione

Manutenzione preventiva e l’importanza degli allarmi nella termoregolazione

Immagini di ordinaria manutenzione di impianti di termoregolazione… o meglio, per fortuna non proprio ordinaria. In questo caso, è proprio il caso di dire che ci siamo trovati davanti a dei riscaldatori elettrici ‘scoppiati’, letteralmente.

L'immagine mostra un riscaldatore elettrico scoppiato, durante intervento di manutenzione su un termoregolatore
Questo è accaduto in quanto il cliente ha commesso una grave imprudenza: a fronte dell’intervento del termostato di sicurezza di alta temperatura, ha infatti ignorato l’allarme ‘by-passandolo’. L’allarme era causato da una scarsa circolazione di olio, per motivi legati a sporcamento dell’impianto.

La scarsa circolazione dell’olio ha quindi determinato l’intervento del termostato di massima temperatura. Il cliente by-passandolo ha provocato la rottura delle resistenze elettriche. Fortunatamente tutto si è risolto in uno shut down del termoregolatore, ma l’imprudenza poteva avere conseguenze anche molto più gravi, ad esempio se l’olio si fosse incendiato…

L'immagine mostra il dettaglio di un riscaldatore elettrico scoppiato, durante intervento di manutenzione su un termoregolatore

L'immagine mostra il dettaglio di un riscaldatore elettrico scoppiato, durante intervento di manutenzione su un termoregolatore

Manutenzione preventiva, valutazione degli allarmi del costruttore, chiedere intervento del service o assistenza telefonica, sono tutte precauzioni che avrebbero scongiurato il tutto.

L'immagine mostra il dettaglio di una resistenza elettrica scoppiata, durante intervento di manutenzione su un termoregolatore

Scambiatori PCHE, soluzione multi-stream per raffreddamento interstadio

Proseguendo con la serie di articoli a tema compressori multistadio, gli scambiatori PCHE (Printed Circuit Heat Exchangers) rappresentano una soluzione all’avanguardia per il raffreddamento interstadio, in grado di gestire flussi complessi in un design compatto. La loro struttura multi-stream permette di integrare più flussi termici in un unico dispositivo, riducendo spazio e complessità.

Vantaggi critici dei PCHE:
1. Alta efficienza termica:
◦ Canali microstrutturati che massimizzano lo scambio termico.
◦ Riduzione delle perdite di energia.
2. Compattezza:
◦ Design estremamente compatto, ideale per impianti con spazio limitato.
3. Resistenza a condizioni estreme:
◦ Progettati per gestire alte pressioni e temperature, caratteristica che li rende perfetti per applicazioni con idrogeno e altri gas tecnici.
4. Versatilità:
◦ Possibilità di integrare più flussi termici in un unico dispositivo, riducendo il numero di apparecchiature necessarie.

L'immagine mostra la struttura a microcanali delle piastre negli scambiatori PCHE ideali per applicazioni di raffreddamento multi-stream

Struttura a microcanali delle piastre negli scambiatori PCHE

Svantaggi:
• Costo iniziale elevato:
◦ I PCHE richiedono un investimento iniziale più alto rispetto alle soluzioni tradizionali.
• Fluidi puliti o filtrati:
◦ La pulizia dei canali microstrutturati può richiedere tecniche specifiche, quindi è preferibile avere fluidi filtrati o comunque puliti

Perché quindi scegliere i PCHE? Nonostante gli svantaggi, gli scambiatori PCHE rappresentano una scelta strategica per applicazioni critiche dove efficienza, compattezza e resistenza sono fondamentali. In particolare, nel settore dell’idrogeno, i PCHE offrono un vantaggio competitivo in termini di prestazioni e sostenibilità, diventando una tecnologia chiave per la transizione energetica.

Revamping e protezione dalla corrosione per radiatori in ambiente marino

Le immagini di un recente intervento di sostituzione e revamping che abbiamo effettuato in Tempco per un impianto installato in clima marino parlano da sé: in ambiente marino, con esposizione ad agenti aggressivi, la corretta protezione del pacco alettato dei radiatori è cruciale per garantire la durata nel tempo e l’affidabilità operativa dell’impianto di raffreddamento.

Le foto scattate prima della sostituzione mostrano infatti molto chiaramente lo stato di grave corrosione delle alette del pacco di scambio dei radiatori.

L'immagine mostra radiatori installati in ambiente marino con corrosione del pacco alettato

L'immagine mostra in dettaglio lo stato dei radiatori installati in ambiente marino con corrosione del pacco alettato

L'immagine mostra radiatori di raffreddamento installati in ambiente marino con corrosione del pacco alettato

L'immagine mostra il sito di installazione in ambiente marino di radiatori di raffreddamento con corrosione del pacco alettato

Abbiamo dunque provveduto alla sostituzione dei radiatori provvedendo al contempo a un revamping dell’impianto, installando batterie di scambio con speciale trattamento ELECTROFIN. Il trattamento ElectroFin è uno speciale rivestimento protettivo anti-corrosione che viene applicato per elettrodeposizione, che assicura la corretta protezione del pacco alettato dagli agenti aggressivi cui gli impianti e le attrezzature sono esposte nelle installazioni in ambiente salino/marino.

L'immagine mostra radiatori di raffreddamento con trattamento ElectroFin per protezione dalla corrosione del pacco alettato in ambiente marino

L'immagine mostra l'intervento di sostituzione e revamping di radiatori di raffreddamento con trattamento ElectroFin per protezione dalla corrosione del pacco alettato in ambiente marino

Termoregolazione sicura ed efficiente in Zona ATEX

Le centraline di termoregolazione sono essenziali per garantire un controllo preciso della temperatura nei processi industriali. Ma cosa succede quando devono essere installate in ambienti classificati ATEX, dove il rischio di atmosfere esplosive è concreto? In questi casi, la progettazione deve rispondere a requisiti stringenti per garantire sicurezza, affidabilità ed efficienza operativa.

Diverse sono quindi le sfide poste alla termoregolazione in ambiente ATEX
1. Atmosfere potenzialmente esplosive
◦ Polveri, gas e vapori infiammabili possono innescare esplosioni se combinati con scintille o surriscaldamenti.
2. Conformità alle normative
◦ Le centraline devono rispettare le direttive ATEX (2014/34/UE) e possedere certificazioni adeguate.
3. Protezione da sovratemperature e surriscaldamenti
◦ La progettazione deve evitare il rischio di hotspot o fonti di ignizione.

L'immagine mostra il pannello di controllo di una centralina di termoregolazione per ambiente Atex

Gli elementi progettuali chiave in questo tipo di centraline per il controllo della temperatura riguardano una serie di elementi:
Materiali e custodie sicure
• Strutture in acciaio inox o alluminio a tenuta stagna per evitare accumuli di polveri e gas, in ogni caso ‘certificati’.
Sistemi di controllo a sicurezza intrinseca
• Elettronica e sensori progettati per operare in regime Ex ia (sicurezza intrinseca).
• Utilizzo di componenti certificati per ATEX Zona 1 o Zona 2.
Componentistica antideflagrante
• Utilizzo di quadri elettrici ATEX certificati.
• Cablaggi e connessioni con guaine speciali e cavi antifiamma certificati.

Immagine che mostra una centralina di termoregolazione Tempco per ambienti Atex a rischio esplosivo

Una centralina ATEX ben progettata per impiego in ambienti a rischio esplosivo offre dunque una serie di vantaggi:

  • Sicurezza garantita: eliminazione dei rischi di innesco.
  • Efficienza energetica: ottimizzazione del consumo e riduzione sprechi.
  • Affidabilità operativa: continuità di funzionamento in ambienti critici.
  • 
Conformità normativa: rispetto delle direttive ATEX e minori rischi legali.

Immagine che mostra la componentistica antideflagrante impiegata nelle centraline di termoregolazione in ambienti Atex

In conclusione, la termoregolazione in ambiente ATEX è una sfida che richiede competenza e tecnologie specializzate. Un design accurato delle centraline non solo assicura la massima sicurezza, ma contribuisce anche a migliorare le prestazioni e la durata degli impianti industriali.

Sei pronto a ottimizzare il controllo della temperatura nei tuoi ambienti ATEX? Scopri le soluzioni Tempco per la termoregolazione industriale.

Soluzioni avanzate per il raffreddamento interstadio nei compressori

Continuiamo a parlare dei compressori multistadio, dopo un primo articolo in cui abbiamo illustrato principali funzioni e applicazioni nella produzione e trattamento di gas tecnici, quali ad esempio aria e idrogeno. Un altro punto essenziale in questa tipologia di compressori riguarda quindi il raffreddamento interstadio, componente fondamentale nei compressori multistadio per mantenere la temperatura sotto controllo e garantire prestazioni ottimali.

Esistono quindi in particolare diverse soluzioni tecnologiche per il raffreddamento interstadio, ciascuna con caratteristiche e vantaggi specifici.

L'immagine mostra un esempio di impianto per produzione di gas tecnici dove il raffreddamento interstadio dei compressori può essere ottenuto con diverse tipologie di scambiatori

Le soluzioni più tradizionali fanno impiego di scambiatori di diverse tipologie:
1. Scambiatori di calore a fascio tubiero (Shell and Tube):
◦ Robusti e adatti a gestire grandi volumi di gas.
◦ Limitati in termini di compattezza ed efficienza termica.
2. Scambiatori a piastre:
◦ Compatti e con un’elevata efficienza.
◦ Meno adatti per applicazioni ad alta pressione.

Ci sono poi soluzioni avanzate, che fanno ricorso a nuove tipologie di scambiatori PCHE:
PCHE (Printed Circuit Heat Exchangers) ovvero scambiatori microstrutturati:
◦ Soluzioni innovative che integrano più flussi termici, ideali per gas come l’idrogeno.

Confrontare queste diverse tecnologie di scambiatori, nello studio di un sistema di raffreddamento interstadio ottimale con compressori multistadio, è fondamentale per scegliere la soluzione più adatta a ogni applicazione industriale.

Tecnologie idrogeno a Hydrogen Expo, dalla produzione allo stoccaggio e distribuzione

I visitatori della quarta edzione di Hydrogen Expo, a Piacenza dal 21 al 23 maggio 2025, potranno toccare con mano gli sviluppi tecnologici che tutti i più importanti fornitori di componenti e sistemi stanno sviluppando per l’economia dell’idrogeno. L’idrogeno è infatti una risorsa chiave per la decarbonizzazione e la transizione verso un’industria green più efficiente e sostenibile.

Elettrolizzatori, celle a combustibile e stazioni di rifornimento di idrogeno impongono infatti requisiti molto sfidanti, nuovi per l’industria e speciali, che a seconda del principio di funzionamento delle diverse tecnologie possono implicare resistenza a pressioni molto elevate, alte temperature e compatibilità dei materiali impiegati con fluidi corrosivi.

L'immagine mostra il banner di presentazione della Hydrogen Expo di Piacenza, fiera dedicata alle tecnologie per l'industria dell'idrogeno

La molecola dell’idrogeno è in particolare molto piccola, il che pone una sfida inedita alle tecnologie e componenti di sigillatura dei sistemi. Diverse sono le aziende che nella loro gamma di soluzioni hanno sviluppato tecnologie specifiche per le tecnologie a idrogeno. Ad esempio, Parker Hannifin ha sviluppato una gamma di soluzioni di tenuta progettate per rispondere agli speciali requisiti di elettrolizzatori e celle a combustibile a idrogeno, in particolare per la tenuta affidabile delle piastre bipolari, componenti essenziali delle unità responsabili della reazione chimica. Qui le piastre bipolari fungono da elementi di collegamento tra le singole celle, non solo per distribuire e raffreddare l’unità, ma anche per sigillarla e proteggerla dall’ambiente esterno.

Anche Henkel, noto produttore di adesivi industriali, ha da poco lanciato una nuova gamma di sigilla raccordi, soluzioni espressamente studiate e ottimizzate per la sigillatura dei raccordi filettati destinati all’idrogeno, in grado di soddisfare i requisiti di sicurezza e di prestazioni eccezionali in ambienti critici come i sistemi a idrogeno.

Tutta una serie di tecnologie innovative e soluzioni che favoriscono lo sviluppo e l’espansione dell’economia dell’idrogeno, assicurando efficienza, affidabilità operativa dei sistemi lungo tutta la filiera, che include la produzione, la distribuzione, lo stoccaggio e l’utilizzo dell’idrogeno. Alle ultime novità per l’industria dell’idrogeno sarà quindi dedicato l’appuntamento di Piacenza con Hydrogen Expo, evento al quale parteciperà anche Microchannel Devices, partner di Tempco per la tecnologia degli scambiatori di calore PCHE, che sarà possibile vedere presso lo stand dell’azienda nel Pad 1, B118.

L'immagine mostra il logo di Microchannel Devices, azienda partner di Tempco che porterà in mostra scambiatori PCHE per idrogeno alla fiera Hydrogen Expo di Piacenza

Tempco offre nello specifico diverse soluzioni di scambiatori per applicazioni a idrogeno, sia in ambito di processo, con scambiatori a piastre saldobrasati speciali in grado di resistere a pressioni di esercizio fino a 140 bar – impiegati anche per applicazioni CO2 -; sia nella distribuzione dell’idrogeno, con appunto gli innovativi scambiatori a piastre PCHE, ottenuti mediante tecnologia di diffusion bonding e fotoincisione delle piastre.

Queste speciali tecniche di produzione negli scambiatori printed circuit heat exchangers consentono in particolare di ottenere un pacco di scambio monolitico a elevatissima resistenza meccanica e di realizzare layout dei microcircuiti di scambio termico personalizzabili. Ciò permette di creare i PCHE anche in modalità multistream, ideali per il raffreddamento di diversi flussi di gas nei compressori multistadio tipicamente impiegati nelle stazioni di rifornimento di idrogeno.

Controllo della temperatura, fattore chiave nello stampaggio di compositi in fibra di carbonio

I materiali compositi rinforzati in fibra di carbonio sono un materiale dalle alte prestazioni in termini di resistenza unitamente a leggerezza e duttilità che trova largo impiego nel comparto automotive, soprattutto per parti e componenti nelle supercar e nel motorsport, come abbiamo avuto già modo di trattare in passato.

Anche in questo tipo di processo produttivo, il controllo della temperatura è quindi un passaggio cruciale nello stampaggio di materiali compositi come la fibra di carbonio, per una varietà di motivi fondamentali:

1. Qualità del prodotto: la temperatura influisce direttamente sulla qualità del prodotto finale. Una temperatura corretta mantenuta nel processo produttivo garantisce che la resina utilizzata nel composito si polimerizzi in modo uniforme, evitando difetti come bolle d’aria, delaminazioni o punti deboli che potrebbero compromettere l’integrità strutturale del componente.

 L'immagine mostra un esempio di componente in materiale composito con fibra di carbonio, la cui produzione richiede un controllo della temperatura molto fine

2. Cicli di produzione: un controllo preciso della temperatura può ottimizzare i cicli di produzione, riducendo i tempi di polimerizzazione e aumentando l’efficienza. Temperature troppo basse allungano i tempi di polimerizzazione, mentre temperature troppo alte possono causare il degrado del materiale.

3. Proprietà meccaniche: le proprietà meccaniche del composito, come la resistenza e la rigidità, dipendono molto dal profilo di temperatura durante lo stampaggio. Una temperatura non uniforme può portare a una distribuzione disomogenea delle proprietà meccaniche nel pezzo finito.

4. Sicurezza operativa: mantenere un controllo stretto della temperatura è anche una questione di sicurezza, poiché temperature eccessive possono causare la degradazione termica della resina o addirittura innescare reazioni esotermiche pericolose.

Scambiatori free flow nella produzione di carta e plastica

Eccoci di nuovo a parlare di scambiatori di calore free flow. Questi scambiatori consentono infatti di realizzare interessanti applicazioni di recupero energetico e trasferimento di calore , e in un precedente video abbiamo già avuto modo di parlarne in relazione a una particolare applicazione nel settore tessile.

Ma esistono anche applicazioni che non prevedono per forza un recupero energetico, ma richiedono necessariamente il raffreddamento del processo produttivo a cui gli scambiatori sono asserviti. In questo caso specifico, gli scambiatori free flow sono impiegati nell’industria della carta e della cellulosa, che comprende settori che lavorano la polpa di carta e quindi, chiaramente prima che vengano formati i fogli di carta, utilizzano acqua ricca di particelle solide in sospensione.

Un’altra applicazione simile in cui utilizziamo molti di questi scambiatori è legata alla produzione di granulo plastica. Anche in questo caso, l’acqua di processo da raffreddare è molto sporca e ricca di particelle solide in sospensione.

Si tratta di scambiatori di calore a piastre e, come abbiamo già visto, presentano una struttura particolare. Qualcuno ha obiettato, non avendo punti di contatto tra le piastre, quale livello di pressione differenziale possano sopportare. Chiaramente, possono sopportare pressioni differenziali inferiori rispetto ai classici scambiatori di calore a piastre. Ecco perché, in questo caso, le piastre hanno uno spessore maggiore, a partire da 0,8 o 1 mm, a seconda delle dimensioni della piastra. Di solito sono piastre piuttosto grandi e sono caratterizzate da una bassa resistenza, quindi con basse pressioni di progetto, arrivando fino a PN6, PN10, raramente PN16.

Ma, dopotutto, il tipo di applicazioni in cui vengono impiegati questi scambiatori non richiede mai pressioni di esercizio elevate, solitamente limitate alla pressione di circolazione di una pompa centrifuga, quindi 3 o 4 bar.

Introduzione ai compressori multistadio, funzioni e applicazioni

I compressori multistadio sono dispositivi essenziali per aumentare la pressione di gas tecnici come aria, idrogeno e altri gas industriali. La compressione viene suddivisa in più stadi per ottimizzare il processo, migliorare l’efficienza e gestire le temperature generate durante la compressione.

A cosa servono i compressori multistadio? Questi compressori sono utilizzati in numerosi settori industriali:

• Produzione di energia: per applicazioni legate all’idrogeno e alle turbine a gas.
• Industria chimica: per il trasporto e la lavorazione di gas tecnici.
• Settore automotive: nelle stazioni di rifornimento di idrogeno per veicoli fuel-cell.
• Oil & Gas: per la compressione di gas naturali o di processo.

Immagine che mostra due addetti in impianto con compressori multistadio per gas tecnici

Perché è necessario il raffreddamento interstadio?
Durante ogni fase di compressione, il gas si riscalda in modo significativo. Un sistema di raffreddamento interstadio è indispensabile per:

• Ridurre il lavoro necessario nella fase successiva.
• Proteggere i componenti dalla temperatura elevata.
• Mantenere la sicurezza e l’efficienza operativa.

Strettamente legato ai compressori multistadio è quindi il raffreddamento interstadio dei gas tecnici trattati, possibile grazie all’impiego di soluzioni multi-stream, applicazione ideale per gli scambiatori PCHE. Due agromenti che meritano di essere trattati più diffusamente in una serie di prossimi articoli.