Continuiamo a parlare di energia, rinnovabili e risparmio energetico. Abbiamo già parlato di come il tema del risparmio energetico si declina per i gruppi frigoriferi con gli inverter, e nel raffreddamento con dry cooler e torri evaporative.
Mentre l’uso di inverter è abbastanza maturo sul mercato del raffreddamento, ancora poco diffuso ma altrettanto interessante è l’applicazione di relè statici proporzionali modulanti in quello del riscaldamento. Si tratta di un tipo di applicazione che implementiamo nelle centraline di termoregolazione di Tempco. Per riscaldare un fluido, due sono le alternative possibili: o la classica caldaia che produce vapore, olio diatermico o acqua pressurizzata e quindi riscaldata, oppure utilizzare delle resistenze elettriche. Le fonti primarie di energia saranno quindi o carburanti fossili, come il gasolio, o gas naturale, nei bruciatori, oppure elettricità nel caso delle resistenze elettriche.
Esistono già da tempo bruciatori modulanti che vanno a modulare il consumo di combustibile in base al carico termico reale richiesto. Nel caso del riscaldamento elettrico, l’obiettivo diventa quello di modulare la potenza elettrica delle resistenze di riscaldamento. Ciò è possibile usando dei relè statici SCR (silicone controller rectifier) modulanti. In questo caso, utilizzando un sistema di termoregolazione PID, ossia con un controllo a banda proporzionale modulante, possiamo andare a chiedere alle resistenze di erogare solamente l’effettiva potenza richiesta per il carico termico necessario in ogni fase del processo coinvolto, per raggiungere il set-joint di temperatura o per mantenerlo.
Il risparmio energetico che si ottiene è estremamente interessante. Questo perché in genere quando si progettano queste macchine, esse vengono costruire per fornire la massima potenza di riscaldamento richiesta. Ad esempio: devo riscaldare una certa massa di prodotto all’interno di un reattore farmaceutico. Si calcola il carico termico necessario a passare da una temperatura di partenza a quella finale in un determinato lasso di tempo. Aggiungendo quindi qualcosa in quanto si deve anche riscaldare il reattore, oltre a dover considerare le possibili dispersioni. Una volta però che la temperatura di lavoro è stata raggiunta, la potenza richiesta diventa molto inferiore in quanto occorre solo mantenere il livello di temperatura già raggiunto. Certo, sarà necessario continuare a fornire un po’ di energia nel caso il mio prodotto subisca delle reazioni chimiche e necessiti di un apporto di energia, se vi sono delle dispersioni, oltre alla coibentazione che pure avrà dispersioni. Ma l’energia aggiuntiva da fornire sarà probabilmente solo 1/10, o un 1/3 o 1/5 di quella complessiva di progetto.
Per modulare questa energia in passato venivano fatte macchine a più stadi, ovvero dotate di diversi stadi di riscaldamento per cui si modulava la potenza delle resistenze mediante dei teleruttori o relè statici ON/OFF. Questi venivano attaccati e staccati dal regolatore PID in base alla richiesta di potenza.
Il tiristore, ovvero il relè statico SCR modulante, consente di adeguare la potenza fornendo quella effettiva che serve per mantenere il livello di temperatura all’interno della banda proporzionale, mantenendo il set-point. Si ottengono così due effetti: il primo è un notevole risparmio energetico. Il secondo, altrettanto importante, si ottiene una regolazione della temperatura estremamente fine e molto più accurata.
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