Tutte le macchine operatrici che utilizzano impianti oleodinamici per gli organi in movimento, hanno la necessità di smaltire il calore generato dalle pompe dell’olio stesso, di conseguenza sono dotate di un sistema di raffreddamento dell’olio, mediante scambiatore di calore.

L’olio va solitamente mantenuto ad una temperatura di 45-50°C, quindi il raffreddamento viene realizzato dove possibile mediante scambiatori aria-olio, altrimenti con scambiatori acqua-olio.

A livello di potenzialità termica da smaltire, il valore è legato alla potenza elettrica installata a livello di pompe ed accessori, in una misura percentuale legata al rendimento delle macchine (in sostanza una parte dell’energia impiegata nel pompaggio, viene trasferita all’olio sotto forma di calore).

Nel caso di raffreddamento ad acqua, solitamente l’utente ha diverse possibilità:

1. acqua di chiller
2. acqua di torre
3. acqua di rete

Analizziamo i tre sistemi:

1. la soluzione con chiller o gruppo frigorifero da sicuramente la massima efficienza in ordine di raffreddamento, ma è uno spreco di energia, infatti se ben dimensionato uno scambiatore a piastre rende inutile l’utilizzo di acqua a bassa temperatura per mantenere l’olio a 45-50°C.
2. La torre evaporativa, permette di avere acqua alla temperatura adeguata al tipo di raffreddamento richiesto, con un costo energetico molto economico e quindi vantaggioso.
3. L’acqua di rete, permette un buon raffreddamento, ma rappresenta uno spreco di risorse primarie.

La terza soluzione, sebbene sia la meno “ecocompatibile” rappresenta spesso e di gran lunga la soluzione ancora oggi adottata, da una miriade di piccole aziende che non sono dotate di sistemi di raffreddamento differenti.

Gli scambiatori di calore a piastre, consentono però di limitare lo spreco di acqua di rete, rispetto a soluzioni tradizionali (scambiatori a fascio tubiero, serpentini ecc…).

Infatti per via delle caratteristiche di estrema efficienza di scambio termico e di coefficienti di scambio molto elevati, consentono oncroci di temperature estremamente spinti.

Mi spiego meglio facendo un caso concreto:

• potenza da dissipare 10 KW
• olio da raffreddare a 50°C (tipico olio idraulico ISO VG 46)
• acqua di raffreddamento da rete a 15°C

Caso A – scambiatore a fascio tubiero

per un corretto funzionamento ipotizzo di avere l’acqua in uscita al massimo a 30°C, quindi con un salto termico di 15°C, avrò un consumo di acqua di circa 573 Kg/h (ipotizzato un calore specifico pari a 1 KCal/Kg °C per l’acqua).

Caso B – scambiatore a piastre

posso spingere la temperatura dell’acqua in uscita all’incrocio (ovvero superare la temperatura di uscita dell’olio), ma mi accontento di arrivare ai 50°C di uscita dell’olio, quindi con un salto termico di 35°C il consumo di acqua diventa 246 Kg/h.

La differenza moltiplicata per le ore di lavoro diventa presto consistente.

Lo stesso ragionamento si potrebbe utilizzare anche con acqua di torre, in questo caso non si hanno vantaggi in termine di risparmio di acqua (è un circuito chiuso che lavora sulla torre evaporativa), ma comunque si hanno vantaggi energetici, in quanto ci si può permettere di avere minor portata di acqua in circolo, risparmiando energia di pompaggio.