Separatori di gocce nelle torri evaporative

Terzo appuntamento con i componenti delle Torri evaporative, parliamo questa volta dei separatori di gocce.
Si tratta di elementi che si trovano all’interno delle torri, posizionati al di sopra degli ugelli di distribuzione dell’acqua per limitare il consumo di acqua nella torre. Infatti, i separatori di gocce servono ad arrestare quelle goccioline di acqua che altrimenti verrebbero trascinate al di fuori della torre dal flusso di aria generato dalla ventilazione forzata.

I materiali di costruzione, come per i pacchi di riempimento, sono quelli plastici classici, PVC o polipropilene.
La tipologia più impiegata è quella dei separatori di gocce termoformati. Esistono anche separatori ad alette continue e parallele, che offrono un’efficienza leggermente inferiore e vengono solitamente utilizzati per altri sistemi di separazione, non molto nelle torri di raffreddamento. Un tempo i separatori erano realizzati anche in legno, ma si tratta di una tipologia ormai decisamente superata e caduta in disuso.

Intercooler Ferrari, raffreddamento ‘sporco’?

Giallo in casa della rossa per antonomasia…i team rivali di F1 ipotizzano infatti che il sistema di raffreddamento della power unit della Ferrari non sia regolamentare. E’ quanto si legge in questo interessante articolo in cui mi sono imbattuto, dove si avanzano dubbi sulla legalità del motore di Maranello. Nulla di provato ancora, ma la presunta irregolarità consisterebbe nell’impiego di olio nell’intercooler deputato al raffreddamento dell’aria di aspirazione diretta alla camera di combustione del motore.

Ferrari intercooler intake air cooling

L’intercooler è uno scambiatore di calore, solitamente aria/acqua o aria/aria, posizionato tra il turbocompressore e il motore. La sua funzione è di raffreddare l’aria aspirata dall’esterno, proveniente dal turbocompressore e diretta al motore. Il turbocompressore comprime l’aria aumentandone la pressione prima che questa entri nei cilindri, per incrementare la potenza sprigionata dal motore a combustione. A seguito della compressione, l’aria aumenta però di temperatura diminuendo di densità. Raffreddando l’aria in ingresso mediante l’intercooler se ne aumenta la densità, incrementando a parità di pressione la quantità di aria aspirata che funge da comburente nel motore, migliorando la potenza e l’effetto positivo del turbo. Abbassare la temperatura dell’aria in aspirazione dal turbocompressore evita inoltre il verificarsi di fenomeni di pre-combustione.

intercooler Ferrari

Il circuito di raffreddamento dell’intercooler consta in una quantità di tubi, una griglia di micro-canali nel caso specifico, al cui interno passa un fluido, in genere acqua. Come in ogni scambiatore di calore, l’aria passando attraverso la griglia cede calore al fluido, raffreddandosi. Secondo i team avversari della Ferrari, l’intercooler della rossa farebbe uso di olio come liquido per il raffreddamento dell’aria.

intercooler opened Ferrari

L’impiego di olio di per sé non è proibito dal regolamento, a meno che questo evaporando non vada a contaminare l’aria diretta alla power unit. L’immissione di olio nella camera di combustione incrementa infatti le prestazioni del motore, pratica che è però stata proibita dal regolamento tecnico FIA.

intercooler Ferrari engine

Pacchi di riempimento nelle torri evaporative

Secondo capitolo sui componenti delle torri evaporative, parliamo di pacchi di riempimento, elemento al cui interno avviene il raffreddamento dell’acqua nelle torri.

Possiamo dividere le tipologie di pacchi di riempimento in due grandi gruppi, riempimenti film e riempimenti splash. In nomine nomen, infatti nei primi si crea un film d’acqua lungo le pareti del sistema che aumenta la superficie di scambio termico tra l’acqua che scende lungo le pareti e l’aria che sale in controcorrente. I riempimenti splash lavorano invece suddividendo il flusso di acqua distribuito dagli ugelli nella torre in tante goccioline, che aumentano la superficie di scambio diretto aria/acqua per ottenere il raffreddamento.

I materiali, per entrambe le tipologie si tratta di materiale plastico. I riempimenti film possono essere in PVC o polipropilene, il riempimento splash consta solitamente di griglie in polipropilene.

Confronto in efficienza: il riempimento film ha un’efficienza maggiore, per cui a parità di portata di acqua e di potenziale termico le dimensioni e i costi di una torre splash saranno maggiori di quelli di una torre film. Nel caso però di acqua particolarmente sporca, contenente particelle inquinanti e filamenti, un riempimento splash è preferibile in quanto non si intasa, a differenza di un pacco di riempimento film che tende invece a sporcarsi e intasarsi, richiedendo maggiore manutenzione, se non addirittura periodiche sostituzioni per ristabilire l’efficienza di raffreddamento della torre evaporativa. Se gli intervalli di manutenzione si mantengono nell’ordine degli anni si può comunque preferire ancora un riempimento film, ma nel caso in cui il fluido da raffreddare sia molto sporco e la pulizia o sostituzione si renda necessaria con cadenze di giorni o settimane sarà allora necessario scegliere un riempimento splash.

Unità skid di termoregolazione in ambienti Atex

Le centraline di termoregolazione che Tempco sviluppa per il controllo della temperatura in ambienti Atex sono fornite come unità package skid concepite per garantire massima flessibilità, con possibilità di pilotaggio da remoto e complete di certificazioni per impiego in ambienti industriali con atmosfera esplosiva, tipicamente per impiego nei settori chimico, farmaceutico e petrolchimico.

La realizzazione di apparecchiature di termoregolazione per questa tipologia di applicazioni, con presenza di gas, vapori, nebbie o polveri derivanti dai prodotti lavorati, impone una serie di accorgimenti, dalla corretta selezione dei materiali certificati per ambienti esplosivi alla verifica della classe di temperatura. Quest’ultima è in particolare un parametro guida fondamentale nella scelta di un’apparecchiatura sia termica che elettrica per installazione in luoghi con pericolo di esplosione, che in Tempco viene valutata insieme al cliente finale con la massima attenzione.

Nello specifico la classe di temperatura impone che la temperatura massima superficiale dell’apparecchiatura non raggiunga mai la temperatura di accensione della sostanza presente. La strumentazione Atex può quindi includere un termostato Atex di massima temperatura, pressostato Atex di massima pressione e sonda di temperatura Atex.

skid Atex termoregolazione

Nella realizzazione di skid Atex di termoregolazione viene inoltre prestata massima attenzione all’assemblaggio dei componenti della centralina. La strumentazione serve infatti a termoregolare dei fluidi, spesso olio diatermico a elevate temperature, per cui occorre garantire la perfetta tenuta dei vari punti di giunzione, in quanto eventuali perdite diventano critiche in ambiente Atex. Tutte le connessioni interne allo skid sono pertanto effettuate con flange o a saldare. Le tenute sulle flange possono essere realizzate con guarnizioni spirometalliche, mentre le tenute sulla strumentazione, laddove non è possibile saldare, sono metalliche, per eliminare potenziali punti di perdita.

La scelta delle connessioni flangiate consente inoltre una facile manutenzione dell’unità di termoregolazione. In caso di montaggio/smontaggio, le connessioni flangiate offrono infatti la certezza delle quote, mentre ricorrendo a soluzioni con filettature bastano uno o due giri di filetto per ritrovarsi fuori quota. Oltre ai problemi di tenuta che si avrebbero ad esempio in caso di olio diatermico in circolo nel sistema. Infine, il materiale costruttivo scelto è in genere l’acciaio inox, per garantire migliore resistenza alla corrosione in ambiente aggressivo.

Ugelli e distribuzione dell’acqua nelle torri di raffreddamento

Nuovo video ‘On the road’, e torniamo a parlare di Torri di raffreddamento, questa volta dedicandoci nello specifico ai componenti delle torri.
In particolare, parliamo qui del sistema di distribuzione dell’acqua all’interno dei pacchi di scambio nelle torri di raffreddamento. Solitamente in torri package prefabbricate di piccole dimensioni troviamo un sistema di distribuzione collegato agli ugelli che spruzza l’acqua sui pacchi di riempimento.

Concentrandoci sugli ugelli, questi possono avere varie forme e dimensioni, in funzione della portata di acqua da distribuire. La tendenza è impiegare ugelli con bassissime perdite di carico e una buona area di distribuzione dell’acqua, ma che siano al contempo anti-intasamento onde scongiurare depositi di detriti o sporcizia che può essere presente nell’acqua in ricircolo nel sistema.

Per quanto riguarda i materiali, vengono impiegati ugelli in materiale plastico ma anche in metallo, solitamente acciaio inossidabile, molto utilizzati in torri di raffreddamento di grandi dimensioni realizzate in cemento armato.

In quest’ultima tipologia di torri evaporative, il sistema di distribuzione non è in pressione, vi sono dei canali aperti e la distribuzione dell’acqua avviene per gravità, impiegando ugelli di più grandi dimensioni e con perdite di carico ancora più basse, per garantire la distribuzione dell’acqua su una buona superficie anche lavorando con pressioni dell’acqua molto basse.

Il problema non sussiste nelle torri package prefabbricate, poiché nella fattispecie l’acqua in ingresso ha spesso anzi pressioni elevate che è opportuno ridurre onde evitare che la rosa di distribuzione dell’acqua sia poco uniforme.

Esistono infine ugelli speciali che creano delle rose di distribuzione a tre stadi, per garantire una ideale distribuzione dell’acqua sul pacco di riempimento, fattore essenziale per avere il massimo rendimento della torre evaporativa.
Di ventilazione e delle tipologie di pacchi di riempimento parleremo quindi in prossimi video.

Risparmio energetico e motori EC nel freddo

Presentiamo oggi una soluzione di retrofit per un supermarket, dove motori tradizionali AC sono stati sostituiti con motori elettronici EC regolabili con segnale 0-10 V. La sostituzione è stata effettuata intervenendo su tutte le unità ventilanti installate su banchi frigo, evaporatori e chiller in funzione nel supermarket.

motori EC retrofit chiller banchi frigo

L’installazione di ventilatori elettronici con motore EC e rotore esterno ha portato importanti benefici innanzitutto a livello di una minore potenza assorbita, con un risparmio nel consumo annuo pari a 138.970 kWh, quasi un terzo della potenza in precedenza assorbita dai motori AC.

A fronte di un costo di investimento iniziale superiore, l’installazione di motori EC porta quindi un secondo grande beneficio, in quanto questa tipologia di motori è esente da costi di manutenzione, costi che di contro in 10 anni di manutenzione sui motori AC sono stimati in 72.000 euro.

retrofit motori EC banchi frigo chiller

EC motor electric fanLa sostituzione in retrofit dei motori AC con motori EC sulla totalità di banchi frigo, evaporatori e chiller in uso nel supermarket ha quindi portato a un risparmio stimabile in 21.527 euro l’anno.

Nel caso specifico, considerando un costo energia pari a 0,11 €/kWh, per la totalità del parco installato si ottiene il seguente confronto:

 

 

 

Totale spese motori AC in 10 anni:
– 12.800 € investimento
– 72.000 € manutenzione
– 381.568 € costi funzionamento

Somma totale sui 10 anni: 466,368 € – spesa annuale pari a 46.637 €

Totale spese motori EC in 10 anni:
– 22.400 € investimento
– 228.701 € costi funzionamento

Somma totale sui 10 anni: 251.101 € – spesa annuale pari a 25.110 €

risparmio energetico motori EC supermarket

 

Calcolo del carico termico nella termoregolazione farmaceutica

Oggi uno speciale video ‘on the road’ su come calcolare il carico termico, ovvero la potenza termica da fornire o dissipare a un certo processo industriale per ottenere una data regolazione di temperatura. Nel caso specifico vediamo come calcolare il carico termico per una centralina di termostatazione in un reattore farmaceutico.
Diverse sono le tipologie di reattori o di macchine impiegate nell’industria chimico farmaceutica, e al variare del tipo di apparecchiatura varia anche la metodologia per il calcolo del carico termico.

La procedura tipica consiste però nel prendere il volume del reattore da termostatare e considerare quindi il tipo di prodotto che viene lavorato nel reattore, e in particolare il suo peso specifico e calore specifico. Occorre quindi conoscere le curve di riscaldamento e di raffreddamento richieste dall’applicazione, ovvero le temperature di partenza e di arrivo e il tempo che serve al cliente per completare il ciclo di riscaldamento e di raffreddamento del prodotto.

Il calcolo è quindi una semplice formula data dal volume del prodotto moltiplicato per il peso specifico e per il calore specifico, moltiplicato per il salto termico, il tutto diviso per l’unità di tempo. Si calcolano in tal modo le kilocalorie, o i kilowatt/orari necessari per riscaldare e raffreddare il prodotto. La formula viene quindi applicata alle diverse rampe di salita e discesa della temperatura, per capire qual è la rampa di salita o di discesa più impegnativa. In base a questa si andrà quindi a dimensionare la centralina di termoregolazione.

Un caso a parte è il calcolo del carico termico per centraline applicate a reattori che provvedono alla distillazione di un prodotto. In questo caso per capire la potenza di riferimento per il dimensionamento della centralina, unita al calcolo delle rampe di temperatura in salita e discesa vi è la formula relativa alla distillazione, ovvero ottenere le informazioni relative ai kg/ora di prodotto che deve essere distillato moltiplicato per il calore latente di evaporazione.

Unità di termoregolazione nel pharma

La centralina di termoregolazione in queste immagini è concepita per impiego nel settore farmaceutico. Si tratta di una soluzione di termoregolazione piuttosto standard, con circuito di riscaldamento a vapore, con scambiatore a piastre saldobrasato in AISI 316 / Rame.

Il circuito di raffreddamento è invece ottenuto mediante acqua proveniente da chiller. La tolleranza di temperatura garantita è di +/- 2° C.

centralina termoregolazione pharma

 

L’unità è equipaggiata con doppia pompa in stand by automatico, ed è completa di gestione da remoto del set point.

termoregolazione farmaceutico

unità termoregolazione

Fondamentali di raffreddamento con torri evaporative

Le torri evaporative sono macchine semplici per il raffreddamento di acqua impiegata in processi industriali di vario genere.
Si tratta di macchine semplici in quanto presentano solo una parte in movimento, l’elettroventilatore, e lavorano mediante uno scambio diretto aria/acqua, senza tubi di scambio.

L’acqua da raffreddare nelle torri di raffreddamento è a contatto diretto con l’aria, consentendo di raffreddare l’acqua a una temperatura più bassa rispetto a quella dell’aria ambiente.

Ciò è possibile sfruttando il calore latente di evaporazione, ovvero sfruttando l’acqua che evapora a contatto diretto con l’aria. La parte di acqua che evapora a contatto con l’aria asporta infatti una quantità importante di calore, pari circa a 550-600 kilocalorie per ogni kg di acqua. E’ questo il calore latente di evaporazione.

Le torri evaporative permettono quindi di raffreddare l’acqua in modo efficiente con una spesa energetica contenuta. Di contro, le torri di raffreddamento comportano un consumo di acqua per evaporazione, e l’acqua che evapora va reintegrata. Occorre inoltre reintegrare più acqua rispetto a quella dispersa per evaporazione per ovviare all’effetto di concentrazione dei sali, che vanno quindi diluiti per non ritrovarci con un’acqua molto dura nel processo asservito.

La temperatura di riferimento da tenere in considerazione per il raffreddamento ottenibile è la temperatura di bulbo umido, ovvero la temperatura ambientale misurata con un termometro al quale teniamo il bulbo bagnato. In genere, in una città come Milano, la temperatura di bulbo umido è di 26° C nelle condizioni peggiori, ad esempio a luglio con una temperatura ambiente di 35-36° C, quindi di circa 10° C inferiore.
Con una torre evaporativa sarà quindi possibile ottenere acqua raffreddata alla temperatura di 3-4° C al di sopra della temperatura di bulbo umido, a seconda della progettazione e dimensionamento della torre.

Termoregolazione da laboratorio in farmaceutico

La lavorazione di prodotti farmaceutici necessita di un controllo preciso di cicli di temperatura ben definiti, tante volte ne abbiamo parlato. Di recente abbiamo consegnato una nuova centralina di termoregolazione da laboratorio, dedicata al riscaldamento e alla termoregolazione di soluzioni iniettabili.

termoregolazione laboratorio farmaceutico

La centralina viene impiegata nell’ambito di produzioni di laboratorio e test, in abbinamento a una macchina che fa compiere un ciclo termico definito a una soluzione iniettabile.

Tempco termoregolazione farma

L’obiettivo dell’applicazione pharma del cliente è ottenere precisione della temperatura e il suo mantenimento entro tolleranze ben definite e impostabili/programmabili.
La soluzione è completa di interfaccia remota per registrazione con datalogger dei risultati. La centralina è in esecuzione full inox, adatta a operare in ambiente pharma.

Tempco pharma thermoregulation unit