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.

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.

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

L'articolo Scambiatori in impianto di cogenerazione operativo da oltre dieci anni proviene da Tempco Blog.

Anche nel 2023 abbiamo difatti avviato un discreto numero di impianti per biogas, tutti completi di chiller, scambiatore di calore e separatore di condensa.

Tutti gli impianti sono sempre in configurazione completa e vengono consegnati pronti per l’installazione. Di particolare interesse sono quindi le ultime applicazioni in ambito delle cartiere, con lo scopo di abbattere le emissioni inquinanti. Le cartiere presentano infatti un alto potenziale per la produzione di biogas e biometano, in quanto il ciclo produttivo di una cartiera genera una grande quantità di acque reflue ricche di COD (chemical oxygen demand) biodegradabili, che si prestano a essere trattati e valorizzati per produrre biogas.

L'articolo Chiller, scambiatori e separatori per trattamento del biogas proviene da Tempco Blog.

Dopo aver dato uno sguardo con le precedenti Infografiche ai trend nei settori dell’automazione e del potenziamento intelligente dell’industria e al settore delle energie rinnovabili, le applicazioni di recupero di calore nell’ambito dei processi produttivi sono infatti l’attività distintiva dei progetti che vengono sviluppati in Tempco.

La tecnologia principale considerata nel recupero di calore sono gli scambiatori di calore, macchinari che sfruttando il principio dello scambio termico tra due fluidi che presentato un gap di temperatura tra loro consentono di riutilizzare l’energia termica, disponibile in grandi quantità in molte tipologie di processi produttivi e che è possibile reimpiegare come energia di secondo livello in altri punti del processo. Senza richiedere ulteriore dispendio energetico, contribuendo pertanto in maniera incisiva sul bilancio energetico, implementando logiche di efficienza e risparmio energetico, con riduzione delle emissioni e dell’impatto ambientale dei processi produttivi industriali.

Uno sguardo viene dedicato anche a dry cooling e cogenerazione, soluzioni per un uso intelligente e più efficiente dei combustibili, riducendo lo spreco energetico e sfruttando al meglio le risorse disponibili per assolvere compiti di riscaldamento e raffreddamento presenti in ogni tipologia di industria, dal settore oil & gas e metallurgico, alla produzione alimentare e fino alla lavorazione della plastica e al settore chimico e farmaceutico. Per tutti questi settori, le parole chiave nella visione di Tempco sono efficienza e recupero energetico.

Per restare sempre informato ogni mese sulle ultime applicazioni di gestione dell’energia termica, iscriviti qui alla Newsletter – Solid Temperature di Tempco.

L'articolo Infografica dal calore al valore, recupero energetico nell’industria proviene da Tempco Blog.

Le odierne sfide del cambiamento climatico impongono infatti un impegno da parte di tutta l’industria per uno sviluppo sostenibile e responsabile, rispettoso dell’ambiente. L’Energia è un elemento centrale nella strategia climatico-ambientale per tutti i settori industriali, comportando in prima istanza l’uso che ne facciamo. Il consumo energetico nell’industria deve essere sempre più intelligente ed efficiente, riducendo la quantità di energia richiesta nei processi industriali in ogni settore applicativo. Su questo fronte lavora da sempre Tempco, sviluppando soluzioni di recupero dell’energia termica e di efficienza energetica nelle applicazioni di raffreddamento, riscaldamento e termoregolazione industriale.

Il risparmio energetico non è però sufficiente: a monte del processo di generazione deve avvenire al contempo un cambiamento nel tipo di energia che viene consumata. Le fonti rinnovabili dovranno infatti crescere sempre di più per ridurre – e sul lungo termine possibilmente eliminare – il ricorso a combustibili fossili, causa delle emissioni di gas a effetto serra. Tempco supporta la crescita delle energie rinnovabili sviluppando per il comparto soluzioni per gestione dell’energia termica e per una produzione rinnovabile efficiente.

Un vero sviluppo sostenibile non può infatti prescindere dal continuo incremento della quota di energie rinnovabili nel mix energetico globale, tra idroelettrico, solare, eolico e bioenergia. Le rinnovabili sono infine l’unica chiave per il successo dei maggiori trend in corso, dall’elettrificazione della mobilità alle politiche di efficienza energetica nell’industria di processo.

Per restare sempre informato sulle ultime applicazioni, iscriviti qui alla Newsletter – Solid Temperature di Tempco.

L'articolo Infografica Tempco, progettare l’energia con le rinnovabili proviene da Tempco Blog.

Esistono moltissime tipologie di scambiatori di calore a fascio tubiero, a tubi dritti scovolabili, a chioma, ovvero a fascio tubiero a U estraibile, possono essere multi passaggio o mono passaggio, a teste flottanti.

Le varie tipologie presentano ognuna vantaggi e limiti propri. Quelli che più impieghiamo sono della tipologia a tubi dritti scovolabili: in questi scambiatori le due testate possono essere smontate mettendo in mostra i tubi dritti in cui passa il fluido, che vanno da una testata all’altra. Essendo appunto dritti possono essere puliti uno per uno per mezzo di uno scovolino, asportando lo sporco accumulato. Il diametro dei tubi varia in funzione del tipo di fluido che vi scorre all’interno, del tipo di processo e di scambio termico. Solitamente si tratta di scambiatori saldati e il fascio tubiero non può essere estratto. Per cui nel mantello viene fatto passare il fluido pulito.

Questo tipo di scambiatori viene impiegato generalmente nella cogenerazione, in applicazione per il recupero di calore dai fumi esausti sui motori. I fumi passano nei tubi che vengono poi puliti. Un altro impiego è nel settore del biogas per la deumidificazione del biogas stesso. Il biogas passa nei tubi, all’esterno nel mantello c’è l’acqua glicolata pulita.

Sono altresì utilizzati per la produzione di acqua calda mediante vapore. L’acqua passa all’interno dei tubi e nel mantello passa il vapore, riscaldando l’acqua che esce a temperatura superiore.

I limiti degli scambiatori a fascio tubiero scovolabili sono legati alla loro lunghezza, per cui se serve uno schema termico lungo con salti termici molto lunghi dovrò mettere più scambiatori in serie. Il passaggio in serie è implementabile, ma richiede una costruzione molto più complessa delle testate.

L’altra classica tipologia è quella degli scambiatori a chioma, o a fascio tubiero a U estraibile. Abbiamo qui un fascio tubiero formato da tanti tubi piegati a forma di U, saldati su una sola testata. In questo caso la parte che può esser pulita è il mantello, quindi quella esterna, in quanto il fascio tubiero può essere estratto. Non è invece possibile pulire i tubi, in quanto la curva non può essere pulita con uno scovolino.

Il fluido sporco viene fatto passare normalmente dalla parte del mantello, anche se quando il numero dei tubi è elevato e sono fittamente ammassati, le operazioni di pulizia diventano davvero molto complicate.

Questo tipo di scambiatore permette invece di sfruttare meglio la lunghezza termica, in quanto la lunghezza termica delle tubazioni piegate a U risulta doppia rispetto alla lunghezza complessiva dello scambiatore.

A livello costruttivo, negli scambiatori di calore a fascio tubiero possono essere impiegati un po’ tutti i materiali, dall’acciaio inossidabile al rame al ferro. La scelta dipende dal tipo di fluido fa trattare, dal processo e dalle temperature coinvolte.

Per restare sempre informato sulle ultime applicazioni, iscriviti qui alla Newsletter – Solid Temperature di Tempco.

L'articolo Come sono fatti e dove si applicano gli scambiatori a fascio tubiero proviene da Tempco Blog.

Il biogas è un combustibile naturale, ma per essere impiegato negli impianti di cogenerazione richiede allora uno speciale trattamento che provveda alla sua deumidificazione. Questo viene fatto con speciali sistemi composti da chiller e da scambiatori di calore a fascio tubiero, appositamente progettati per il tipo di applicazione, che raffreddano e deumidificano il biogas con una miscela di acqua glicolata molto fredda.

In pratica il biogas proveniente dai digestori entra nel sistema a temperature di circa 35-40° C, e deve essere portato a temperature di circa 4-5° C, per eliminare quanta più umidità possibile contenuta nel gas. Per ottenere questo raffreddamento si impiegano chiller a temperatura molto bassa, vicino al punto di congelamento, ovvero +1° C o +2° C.

All’uscita dello scambiatore si ottiene quindi del biogas con un grado di umidità relativa al 100%, ma con un contenuto assoluto di umidità estremamente basso. Vi sono poi solitamente installati all’uscita dello scambiatore dei separatori di condense, in sostanza delle grosse taniche dove le condense vengono raccolte. Inoltre ancora più a valle del sistema ci sono dei filtri, che provvedono a una ulteriore filtrazione del biogas, pronto quindi a essere immesso all’interno del motore.

Iscriviti qui alla Newsletter – Solid Temperature di Tempco.

L'articolo Scambiatori a fascio tubiero nella deumidificazione del biogas proviene da Tempco Blog.

Abbiamo infatti deciso di mettere a disposizione online i vari contenuti per aiutare operatori e aziende a orientarsi tra le principali macchine termiche, e a familiarizzarsi con concetti essenziali quali la determinazione del carico termico, fondamentale per la corretta progettazione di soluzioni di regolazione della temperatura, riscaldamento o dissipazione di calore.

La sezione principale del libro è dedicata alla definizione delle diverse tipologie di macchine termiche, e a come procedere alla scelta della macchina termica più adatta in base alle proprie esigenze di produzione. Dai classici scambiatori di calore alle torri evaporative e ai chiller, alle centraline di termoregolazione aggiornate ai più avanzati sistemi IoT di condition monitoring, fino a soluzioni intelligenti che incrementano il risparmio energetico come free cooler e dry cooler.

Il manuale comprende infine una ricca e dettagliata panoramica di casi applicativi realizzati da Tempco in una varietà di settori, quali farmaceutico, chimico e alimentare, oil & gas, comparto siderurgico e delle macchine utensili, e fino alla produzione di componentisca automotive, cogenerazione e power generation e alle nuove frontiere del liquid cooling nel raffreddamento dei data center.

La pubblicazione dei contenuti avverrà a cadenza settimanale, a partire dal mese di novembre e per i tre mesi a seguire. Non ci resta allora che augurarvi una buona lettura, augurandoci possa fare da spunto per ulteriori domande e approfondimenti da sviluppare ed esplorare insieme!

Energia termica e processi industriali

Iscriviti qui alla Newsletter – Solid Temperature di Tempco.

L'articolo Online la guida Tempco alla gestione dell’energia termica proviene da Tempco Blog.

Esistono però anche macchine con potenze molto più contenute che consentono di lavorare sia per applicazioni di condizionamento che per applicazioni di processo nell’industria, potendo raggiungere temperature fino a -10° C.

Sono macchine prodotte da Robur, azienda italiana che diversi anni fa acquisì il brevetto da una compagnia americana. Si tratta sostanzialmente di gruppi frigoriferi ad assorbimento di piccola taglia. In versione standard queste macchine prevedono un bruciatore a fiamma diretta che provvede a fornire il calore necessario a innescare il ciclo termico, e quindi produrre il freddo.

Un’idea molto interessante che mi ha affascinato è quella di sfruttare dei cascami termici provenienti da lavorazioni industriali per attivare lo stesso ciclo. L’azienda ha in pratica modificato la macchina per realizzare all’interno una sorta di scambiatore di calore, che consente di utilizzare cascami termici derivati da produzione, da vapore esausto, da olio diatermico a fine lavorazione, con pertanto un notevole risparmio energetico.

Interessante è infatti qui applicare il recupero di calore per produrre freddo, sfruttando energia che altrimenti andrebbe persa e dissipata.
L’unico limite che vedo in questa applicazione è che servono cascami termici a temperature piuttosto elevate, tra i 190° C e i 220° C.
Non è facile trovare calore di scarto a questa temperatura, ma laddove fosse disponibile la soluzione è sicuramente estremamente interessante nonché intrigante.

Penso naturalmente ad applicazioni dove si abbia una continua generazione di calore a perdere, per consentire una continua generazione di freddo. Soluzione che potrebbe quindi risultare molto interessante in tantissime applicazioni industriali, come ad esempio legata ai fumi di scarico da cogenerazione o anche applicazioni legate a fumi da acciaierie e lavorazione del metallo, dove è disponibile parecchia energia di alta qualità, ovvero ad alta temperatura.

Iscriviti qui alla Newsletter – Solid Temperature di Tempco.

L'articolo Cascami termici per generare freddo proviene da Tempco Blog.

Nella produzione industriale, l’energia termica è una presenza quasi sempre imprescindibile. Molti processi produttivi infatti utilizzano il calore per svariate lavorazioni alimentari, industriali, del tessile, del vetro e della ceramica, della chimica e della petrolchimica, della metallurgia.
Molti di questi processi hanno come residuo di lavorazione, oltre che parte dei materiali lavorati, anche molta energia termica che viene persa a valle dei processi produttivi. Questa energia prende il nome di cascame di calore, o cascame termico (waste heat, in inglese) e si presenta in varie forme: dai fumi di combustione di un forno, o di un motore a combustione interna, dagli scarichi di una turbina o di un cogeneratore, da vapore in uscita da un impianto di trattamento termico o di essicazione, ecc.

Nelle stesse realtà produttive, all’interno dell’intero processo, ma in un diverso punto della catena di produzione, vi potrebbe anche essere necessità di un sistema di raffreddamento, che anch’esso necessita di energia, ma in questo caso con segno negativo, cioè una richiesta di raffreddamento termico.
E’ in questo contesto che diventa particolarmente interessante l’utilizzo di un’apparecchiatura in grado di utilizzare i cascami termici di un processo per generare dell’energia frigorifera, senza aggravi di consumi energetici, recuperando vantaggiosamente il calore altrimenti disperso.

I cascami termici possono essere classificati in 3 diverse categorie: ad alta temperatura (maggiori di 650°C), a media temperatura (tra 650°C a 225°C) e a bassa temperatura (fino a 225°C).
I cascami a media ed alta temperatura sono la forma più ‘pregiata’ dei cascami in quanto possono essere sfruttati sia direttamente che per alimentare altre apparecchiature, come cogeneratori (per la produzione di energia elettrica e calore) e assorbitori (per la produzione di energia frigorifera). Il calore a bassa temperatura può invece essere utilizzato sottoforma di aria o acqua calda per il riscaldamento o il pre-riscaldo di altri processi produttivi che richiedono, appunto basse temperature.

La produzione del freddo con cascami termici a media-alta temperatura
Gli elementi base per la realizzazione di un impianto di produzione del freddo che utilizza cascami termici, si possono sintetizzare in:
– cascame ad una temperatura maggiore a 220°C e di portata adeguata.
– scambiatore di calore, in grado di trasferire il calore dal cascame (ad esempio fumi di combustione di un forno) al fluido di scambio (olio diatermico o acqua pressurizzata).
– un circuito di distribuzione del fluido di scambio fino all’assorbitore.
– l’assorbitore a fiamma indiretta (Indirect Fired) per la produzione del freddo.

L’unica energia da aggiungere in questo processo è quella elettrica per il funzionamento degli organi ausiliari, tipicamente pompe di circolazione e ventilatori.

Le unità ad assorbimento Power Fluid Robur
La produzione del freddo con un assorbitore Power Fluid Robur è possibile grazie alle peculiari caratteristiche di questa unità, che utilizza al meglio il calore proveniente da un processo tecnologico. Il suo funzionamento interno è riassunto in questo schema.

Il ciclo termodinamico, che prevede l’utilizzo di una soluzione di acqua e ammoniaca racchiusa in un circuito totalmente ermetico (e non soggetto a ripristino, rabbocchi o sostituzione) è attivato dal calore del cascame, che riscalda il generatore per mezzo di una serpentina, nella quale circola olio diatermico o acqua calda pressurizzata.

La condensazione avviene in aria, quindi senza l’ausilio né la necessità di una torre evaporativa (evitando quindi la realizzazione del relativo circuito idraulico e dispositivi di controllo e regolazione).

I vantaggi offerti da Power Fluid
In ogni realtà produttiva che prevede un cascame di calore sopra i 200°C e la necessità di energia frigorifera per il processo tecnologico: metallurgica, chimica, del vetro e del cemento, agro-alimentare, lattiero-casearia, l’utilizzo di unità Power Fluid potrebbe risultare molto vantaggioso in termini di risparmio energetico, offrendo la possibilità di ottimizzare la catena di produzione e l’efficienza dell’intero processo produttivo.

Queste unità hanno caratteristiche particolarmente vantaggiose per gli usi tecnologici, in quanto:
– sono semplici nella realizzazione dell’impianto, in quanto non utilizzano torri evaporative, non occupano altro spazio e sono installabili all’esterno.
– sono molto affidabili, in quanto il ciclo termodinamico di queste unità è praticamente statico (solo 2 parti in movimento compreso il ventilatore), caratteristica che consente una lunga durata di funzionamento senza pressoché alcuna perdita di efficienza.
– hanno un ampio campo di funzionamento, sia dell’aria esterna (condensazione), sia dell’acqua fredda in mandata, che può essere prodotta fino a -10°C.
– non richiedono pratiche o autorizzazioni o denunce per l’utilizzo del refrigerante, in quanto utilizza ammoniaca, refrigerante del tutto naturale (valori di ODP e GWP pari a zero).
– è conveniente economicamente, in particolare se viene utilizzata per molte ore/anno di funzionamento, in quanto tutta l’energia frigorifera prodotta è di fatto gratuita.

Verifica preliminare della fattibilità dell’impianto di recupero
Prima di procedere ad una valutazione dettagliata dalla soluzione, è opportuno preliminarmente verificare i seguenti punti:
– disponibilità di cascame termico ad una temperatura superiore a 220-240°C. Questa condizione è vincolante per ottenere fluido intermedio di scambio per alimentare l’assorbitore ad una temperatura sufficiente ad innescare il ciclo termodinamico con efficienza.
– contemporaneità di disponibilità di calore di recupero e richiesta di energia frigorifera. L’energia frigorifera erogata dall’assorbitore è subordinata alla presenza di cascami termici utili ad alimentarlo. E’ sempre possibile stoccare l’energia frigorifera eventualmente in eccesso, ma questa condizione richiede un maggiore investimento nell’impianto del circuito frigorifero e quindi va valutata con attenzione.
– ore di funzionamento/potenza frigorifera richiesta per definire il tempo di rientro dell’investimento. Questo indice, come detto, tanto è più elevato, tanto minore sarà il tempo di rientro dell’investimento, in quanto tutta l’energia frigorifera prodotta in modo gratuito coprirà, nel tempo, i costi di investimento dell’impianto realizzato.

L'articolo Energia frigorifera da cascami termici: recupero di calore per generare freddo proviene da Tempco Blog.

Gli scambiatori sono disponibili in due formati, e possono avere fino a un massimo di 120 piastre, disponibili con diverse combinazioni di corrugazione della superficie di scambio H, M e L.

Numerosi sono quindi gli ambiti applicativi, a partire da sistemi HVAC e raffreddamento e riscaldamento industriale, ad esempio su centri lavoro e macchine utensili, stampaggio a iniezione di materie plastiche e compressori. Molto interessanti sono quindi le possibili applicazioni che questi scambiatori a piastre saldobrasati possono avere nel settore delle energie rinnovabili, per scatole ingranaggi e unità idrauliche in generatori eolici, come evaporatori, condensatori e per recupero di calore in cogenerazione e impianti ORC, ma anche nei veicoli per il trasporto, non solo per il raffreddamento dell’olio motore ma anche ad esempio per il raffreddamento delle batterie in veicoli a trazione elettrica, auto o bus elettrici.

L'articolo Saldobrasati a piastre per rinnovabili e auto elettriche proviene da Tempco Blog.