Termoregolazione critica nel settore farmaceutico

Per una nota casa farmaceutica, abbiamo consegnato da poco un set di centraline di termoregolazione per una serie di reattori che svolgono la loro funzione per una produzione strategica. Si tratta di una produzione con fattori di regolazione della temperatura molto critici.

Termoregolazione farmaceutico
La criticità non dipende tanto dai livelli di temperatura, infatti la centralina lavora con un set point variabile da +15 a +75°C.
I fluidi di servizio sono acqua calda proveniente da caldaia e da un chiller già presente in stabilimento per altri utilizzi tecnologici.
La criticità dell’applicazione pharma specifica è dovuta al fatto che tale termoregolazione deve essere mantenuta e garantita in ogni caso. Questa esigenza ha quindi portato a una speciale realizzazione che prevede una doppia pompa in stand-by automatico, per assicurare costanza di regolazione della temperatura in ogni situazione.

pharma temperature regulation Tempco

termoregolazione settore pharma Tempco

 

Il sistema prevede poi un termoregolatore che pilota due valvole modulanti, rispettivamente sul freddo e sul caldo, in modo da mantenere sempre la temperatura in un range di +/-1°C rispetto al set-point impostato.
Dopo i collaudi sull’impianto, parte la produzione della serie, che prevede anche una variante con riscaldamento elettrico.

Centraline di Termoregolazione, precauzioni di avviamento

La fase di avviamento e commissioning di una centralina di termoregolazione TREG a olio diatermico è la fase più delicata nell’intera vita dell’impianto, durante la quale possono verificarsi gli inconvenienti più gravi. Ecco allora come procedere onde assicurare la perfetta messa in opera di un impianto di termoregolazione, evitando problemi quali cavitazione e perdite.

commissioning centraline termoregolazione TREG olio diatermico

Primo step: verificare tutti i collegamenti elettrici e idraulici, e il corretto riempimento dell’impianto. A macchina fredda, avviare quindi la pompa di ricircolo dell’olio, per verificare la corretta pressione in mandata e che questa sia stabile. Pressione di lavoro e assorbimento elettrico, a macchina fredda, saranno naturalmente superiori a quelli di regime.

Secondo step: procedere molto lentamente con il riscaldamento dell’olio, circa 30° C all’ora. Il passaggio è fondamentale per eliminare tracce di aria e umidità che possono essere contenute nel circuito, attraverso il vaso di espansione. Si evitano così la formazione di tamponi di vapore, schiumeggiamento e possibili sversamenti di olio da eccessivo riempimento. Questi effetti avvengono in modo violento e incontrollato, ragion per cui è importantissimo che la temperatura aumenti in maniera molto lenta.

 

unità termoregolazione TREG avviamento

Terzo step: raggiunta la temperatura di circa 100-110° C, rallentare ulteriormente il riscaldamento dell’olio, per favorire il graduale smaltimento del vapore acqueo. In alcuni casi occorre aprire le valvole di sfiato, soprattutto in punti dove è possibile si formino sacche di vapore, in special modo se si osservano fenomeni di cavitazione o improvvise variazioni di pressione in mandata alla pompa.

 

commissioning circuito termoregolazione olio diatermico Quarto step: si regola infine il set point del termoregolatore per portare l’olio a circa 200° C, mantenendolo in circolazione a questa temperatura per almeno 1-2 ore. Ciò consente di:

  • Eliminare completamente l’umidità presente
  • Eliminare bolle di aria presenti nel circuito
  • Verificare eventuali perdite sul circuito dell’olio

Infine, una volta arrestato il circuito e ristabilita la temperatura iniziale, procedere a un controllo di tutte le tenute e i serraggi, eliminando eventuali perdite.
La centralina di termoregolazione è quindi pronta per essere messa in servizio.

 

 

Centraline TREG e fluidi termovettori, vantaggi e svantaggi

Tra le molte tipologie di fluidi termovettori che vengono impiegati nei sistemi di termoregolazione, quali elio liquido, freon e altri fluidi refrigeranti, i sali di metalli fusi, i metalli liquidi, l’olio diatermico offre tutta una serie di interessanti vantaggi. Oggi le applicazioni industriali per raffreddamento, riscaldamento e termoregolazione come le centraline TREG di Tempco fanno ampio ricorso a olio diatermico in sostituzione di fluidi tradizionali come acqua e vapore, in quanto le moderne tecnologie e i processi produttivi più avanzati richiedono di ampliare gli intervalli di temperatura da regolare.

olio diatermico termoregolazione

Gli oli diatermici sono oli a base minerale o sintetici che presentano speciali caratteristiche termico-fisiche, confrontati ad acqua e vapore, e principalmente quella di avere un elevato punto di ebollizione, circa 400-500° C, a pressione atmosferica.

La durata di un olio diatermico, così come la sua resa, è strettamente legata a una serie di fattori, in primo luogo il corretto dimensionamento dell’impianto in fase di progettazione, che deve tenere conto delle caratteristiche chimico-fisiche del tipo fluido termovettore impiegato. Altrettanto importanti sono poi la selezione di materiali, che devono essere compatibili per uso di olio diatermico, una corretta procedura di riempimento e avvio dell’impianto e una corretta manutenzione.

termoregolazione fluidi termovettori

Detto ciò, moltissimi sono i vantaggi che l’olio diatermico offre impiegato in centraline di termoregolazione come fluido termovettore:

– Resistenza a temperature elevate
– Possibilità di operare a pressione atmosferica
– Non è richiesta compliance con la PED (assenza di pressurizzazione)
– Non sono richiesti interventi con additivi chimici o di addolcimento
Basso punto di congelamento senza rischio di rotture delle tubazioni per ghiaccio
– Avviamento del sistema a bassa temperatura
– Assenza di incrostazioni e di corrosione, con adeguata manutenzione
– Materiali costruttivi di uso comune (acciaio al carbonio)

Di contro, l’uso di oli diatermici nelle centraline di termoregolazione presenta anche alcune criticità, che vanno opportunamente valutate:

– Basso calore specifico rispetto all’acqua
Infiammabilità
– Necessità di una pompa di circolazione
– Costo più elevato, incisivo su impianti con volumi notevoli
– Formazione di morchie e cracking (se utilizzati in modo scorretto)

 

 

Legionella, eliminazione e prevenzione del rischio

La purtroppo triste cronaca dei fatti recenti, con casi di Legionella che continuano a venire registrati, ci porta a tornare sul tema dell’importanza della manutenzione degli impianti di raffreddamento per la tutela della salute pubblica.
Il prodotto BN 111U che Tempco impiega per interventi di sanificazione delle torri evaporative è specifico per il trattamento battericida e alghicida per camere a pioggia e di umidificazione, circuiti di raffreddamento e processi di cartiera.

 

Legionella trattamento antibattericida Tempco BN111U

Il prodotto TC BN 111U di Tempco è particolarmente efficace e attivo nel trattamento del batterio Legionella Pneumophila, per utilizzo sia come bonifica antilegionella iniziale sia come prevenzione successiva.

E’ possibile utilizzare il prodotto con un dosaggio shock iniziale per eliminare del tutto i batteri presenti, da ripetere ogni 2-3 giorni fino a completo controllo della proliferazione microbiologica. Dosaggi shock successivi sono quindi possibili a scopo preventivo. In alternativa è anche possibile procedere con un dosaggio in continuo nel sistema per prevenzione antilegionella.

 

battericida antilegionella BN111U Tempco

 

Il prodotto può essere additivato manualmente oppure in automatico, utilizzando una pompa dosatrice temporizzata.
La scheda tecnica del prodotto TC BN 111U riporta in dettaglio le modalità e i dosaggi previsti sia per eliminare i batteri esistenti, sia per successiva prevenzione della Legionella.

 

Elettricità dal calore, la rivoluzione delle Rectenne

Produrre elettricità dal calore con un dispositivo privo di parti in movimento potrebbe diventare presto una realtà grazie agli studi oggi in corso sulle cosiddette Rectenne. Si tratta di una tecnologia innovativa e rivoluzionaria per il recupero di calore, microantenne in grado di catturare la radiazione infrarossa che viene prodotta da ogni oggetto che emana energia termica, trasformando direttamente il calore in elettricità.

Paul Davids Sandia National Laboratories Rectennas

Un prototipo di rectenna è stato di recente annunciato dal fisico Paul Davids dei Sandia National Laboratories con un articolo apparso sui Physical Review Applied. La microantenna creata, grande quanto l’unghia di un mignolo, è costituita da alluminio sulla faccia superiore e di silicio con aggiunta di altri elementi sulla parte inferiore, per la riflessione dell’infrarosso. L’aggiunta sulla parte posteriore di uno strato di 20 molecole di diossido di silicio funge quindi da diodo, trasformando la corrente alternata generata in corrente continua. La rectenna è stata finemente ottimizzata e costruita impiegando materiali il più possibile comuni, e con metodi che la rendono fabbricabile nelle attuali industrie di semiconduttori.

Rectenna thermal energy harvestingLe rectenne si prospettano così come un’alternativa molto interessante ai dispositivi termoelettrici, generatori di elettroni dal calore impiegati per alimentare le sonde spaziali, ma che richiedono grandi differenze di temperatura per funzionare, sono molto costosi e offrono bassa efficienza. La produzione delle rectenne potrebbe invece essere pratica ed economica, anche in scale più grandi di quelle del prototipo di cui sopra. Questo tipo di dispositivo offre inoltre grande affidabilità, e a differenza dei dispositivi termoelettrici non necessita di stare a contatto con la sorgente calda, potendo rimanere a distanza e subendo meno stress termici.

 

 

 

 

Catturando radiazione infrarossa, emessa dal sole in continuo ma anche rilasciata dalla terra stessa durante la notte, le rectenne potrebbero quindi funzionare come una sorta di fotovoltaico innovativo per produzione continua di elettricità. Davids guarda al momento ad applicazioni per recupero di energia da impianti termici, o per alimentare dispositivi come le sonde spaziali alimentate a radioisotopi. Per uso su vasta scala sulla radiazione solare o notturna serviranno ancora molti anni di perfezionamenti.

 

torri evaporative energia termica

Passi avanti stanno intanto facendo altri studiosi che lavorano sulle rectenne, con ad esempio un prototipo per la luce solare realizzato all’Università del Connecticut o la rectenna sviluppata da Baratunde Cola nel 2015 al Georgia Tech Insitute. Quella di Cola è un’antenna di nanotubi di carbonio con un diodo composto da uno strato di calcio, ulteriormente perfezionata di recente impiegando come diodo uno strato di ossido di alluminio e afnio, aumentando di 1.000 volte la potenza, passando dalla produzione di microvolt ai millivolt. Secondo Cola, le rectenne potrebbero quindi trovare impiego per alimentare piccoli sensori o dispositivi IoT.

Legionella e manutenzione torri evaporative

Strettamente legato alla corretta manutenzione delle torri evaporative, così come di impianti di raffreddamento e condizionamento, il problema della legionella è tornato alla ribalta in maniera allarmante lo scorso luglio nella zona di Bresso, a nord di Milano, con 11 pazienti ricoverati all’ospedale Niguarda. L’ISS, l’Istituto Superiore di Sanità, riporta un aumento del 17% dei casi di legionella nel 2017 in Italia, cresciuti dai 1.700 registrati nel 2016.

torri evaporative prevenzione legionella

La legionella è un batterio naturalmente presente negli ambienti acquatici, che prolifera in presenza di aria e acqua, a temperature comprese tra 25 e 50°. L’infezione da legionella, o legionellosi, si diffonde principalmente per inalazione di aerosol, goccioline di acqua nebulizzata che è comune trovare nei macchinari per condizionamento e climatizzazione e nelle torri evaporative. E’ quindi importante adottare le dovute misure tecniche e una corretta manutenzione delle torri, per contenere il rischio di infezione.

legionella prevenzione

 

Gli interventi possono andare dall’adozione di separatori di gocce, a una costruzione della torre atta a garantire una migliore accessibilità per la pulizia interna della struttura, eliminare punti di ristagno provvedendo drenaggi adeguati fino alla sanificazione dell’impianto. La manutenzione delle torri evaporative in questo caso non solo garantisce il funzionamento corretto e a massima efficienza e resa dell’impianto, ma anche la tutela della salute negli ambienti in cui la torre è installata.

cooling towers legionella prevention

 

Secondo quanto riportato dall’ISS, in passato sono stati registrati diversi altri casi di epidemie: nel 2016 a Parma 42 casi di legionellosi sono stati ricondotti alle torri di raffreddamento di un ufficio postale. Molti casi sono stati registrati dal 2005 al 2008 a Cesano Maderno, per cause non bene identificate, ma che sono cessati con la crisi economica, in concomitanza alla cessazione dell’attività di alcune aziende. Altra importante epidemia di legionella risale infine al 2003 a Roma con 15 casi, causati dalla torre di raffreddamento di un grande edificio commerciale della zona.

 

 

Raffreddamento nella trafilatura di profili di alluminio

Nella trafilatura di profili di alluminio le esigenze di raffreddamento e scambio termico si accompagnano a quella del trattamento delle acque impiegate per il lavaggio e il raffreddamento dei profili lavorati.

trafilatura alluminio

La produzione di profili di alluminio è in costante crescita a livello mondiale, in virtù delle varie applicazioni che vedono coinvolti questi prodotti nell’edilizia e nelle applicazioni industriali.
Una volta prodotti i profili di alluminio, devono essere lavati/raffreddati per essere pronti per i successivi trattamenti.

raffreddamento trafilatura alluminio

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Pompe di calore e TCOIL in profondità

Torniamo con grande piacere e soddisfazione a parlare di una nuova interessante applicazione degli scambiatori TCOIL a immersione per dissipazione dell’energia termica di una pompa di calore.
I TCOIL sono tra le più versatili soluzioni per raffreddamento e riscaldamento, in grado di adattarsi alle più diverse situazioni ed esigenze di processo.

scambiatori dimple jacket TCOIL pompe di calore

In questo caso, l’installazione è avvenuta nei pressi del lago di Como, immergendo i TCOIL alla profondità di circa 20 metri direttamente nelle acque del lago. Lo scambiatore TCOIL, adeguatamente dimensionato, serve a veicolare l’acqua della pompa di calore tramite tubazioni flessibili ad alta resistenza.

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Raffreddamento ecologico intelligente

La parola ecologico può essere intesa in differenti modi. Un impianto ecologico solitamente viene identificato come un sistema a basse o nulle emissioni.
In verità queste emissioni potrebbero risiedere a monte dell’impianto stesso, quindi il termine ecologico può essere adatto anche ad impianti a basso consumo energetico.

raffreddamento ecologico Tempco

Nello specifico, le recenti normative che favoriscono motori elettrici a controllo elettronico puntano decise in questa direzione.
Da parecchio tempo in Tempco dedichiamo i nostri sforzi per proporre ai clienti e progettare di conseguenza sistemi di termoregolazione, raffreddamento, riscaldamento che soddisfino al meglio le esigenze di scambio termico, limitando gli sprechi energetici.

termoregolazione green Tempco

Questi obiettivi vengono raggiunti in differenti modi, mediante l’impiego di una serie di soluzioni:

inverter su gruppi di ventilazione
• inverter su gruppi di pompaggio
• sistemi di regolazione modulanti tramite valvole dedicate
• sistemi di riscaldamento elettrico azionati tramite relè statici o SCR

termoregolazione intelligente ecologica TempcoL’integrazione di queste tecnologie porta complessivamente a notevoli risparmi sotto il profilo energetico.
In genere gli impianti di termoregolazione vengono progettati per performare nelle condizioni più critiche, e sono pertanto ridondanti nelle situazioni intermedie o in situazioni climatiche favorevoli.

L’implementazione di sistemi modulanti in grado di adattarsi alle condizioni climatiche e alle reali condizioni di utilizzo (produzione, livelli di temperatura ecc…) consente di raggiungere i sopraddetti obiettivi di contenimento dei consumi.
Si tratta solitamente di un investimento iniziale magari leggermente più impegnativo, che solitamente si ripaga nel volgere di pochi mesi dalla messa in esercizio del sistema.

 

raffreddamento intelligente ecologico Tempco

Abbattimento fumi negli impianti tessili

Le rameuse sono macchine che negli impianti tessili, dove si producono tessuti sintetici o tecnici, vengono impiegate per asciugare i tessuti dopo lavaggi o trattamenti a umido, o per termofissare i tessuti trattati. Queste macchine producono in uscita scarichi di aria esausta che necessita di essere trattata, ma innanzitutto va raffreddata.

abbattimento fumi industria tessile

L’applicazione non richiede di raggiungere livelli di temperatura eccessivamente bassi, infatti in genere è sufficiente portare l’aria a 40/45° C.

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