Sempre per applicazioni farmaceutiche, abbiamo quindi di recente fornito tre centraline TREG per termoregolazione di fluidi siliconici per reattori smaltati. Si tratta sempre di una classica applicazione di termoregolazione monofluido, dotata di riscaldamento mediate resistenze elettriche e sezione di raffreddamento a bassa temperatura (-30° C) tramite scambiatori a piastre saldobrasati e valvole miscelatrici.

Il controllo delle rampe di temperatura è ottenuto tramite termoregolatori elettronici dedicati e tiristori (SCR), che permettono al cliente di pilotare le resistenze con potenza modulante. Le centraline lavorano infine con pompe speciali, con tecnologia a trascinamento magnetico e amplissimo range di temperatura compreso tra -30/+300° C.

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Le fuel cell, o celle a combustibile, sono dispositivi elettrochimici che convertono l’energia chimica dell’idrogeno in energia elettrica con alta efficienza, producendo acqua e calore come scarto. L’idrogeno verde (green H2) è quindi idrogeno generato da fonti di energia rinnovabile, senza emissioni di carbonio. L’elettrolisi dell’acqua è il metodo che viene più comunemente impiegato per la generazione di idrogeno, sfruttando una reazione chimica che porta alla separazione tra idrogeno e ossigeno.

Come energia green, l’idrogeno verde può quindi essere utilizzato in una varietà di settori, in sostituzione dei combustibili fossili favorendo la transizione energetica. L’idrogeno verde può essere impiegato per le celle a combustibile, ma anche fungere da fonte diretta di energia per l’aviazione, le imbarcazioni, le auto e il trasporto pesante, così come per la generazione di potenza on-site in ambito industriale.

A prescindere dal tipo di tecnologia delle celle elettrolitiche, che si tratti di PEMEC (elettrolizzatore a membrana a scambio protonico), AEMEC (elettrolizzatore a membrana a scambio anionico), AEL (elettrolizzatore alcalino), SOEC (elettrolizzatore a ossido solido) o di qualsiasi altra tecnologia di elettrolisi, gli scambiatori saldobrasati offrono soluzioni ad alto valore ed efficienza per apparecchiature di elettrolisi, elettroliti, pre-riscaldamento dell’acqua di reazione e dei gas, raffreddamento dei fluidi di lavoro e per il recupero di energia dal sistema.

Per queste applicazioni idrogeno, Kaori propone in particolare due tipologie di scambiatori saldobrasati: gli scambiatori in lega ad alto contenuto di nichel sono la soluzione ideale per applicazioni SOEC/SOFC ad alta temperatura, in grado di operare con temperature fino a 900° C. I nuovi scambiatori saldobrasati full inox impiegano invece acciaio inossidabile come materiale d’apporto per la brasatura. Ciò li rende adatti per la generazione di idrogeno tramite elettrolisi PEM e per sistemi di alimentazione, oppure per acqua deionizzata a bassa conduttività che non ammette il passaggio di ioni di rame.

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Questa fornitura, portata a termine a fine dello scorso anno e avviata a gennaio con collaudo on-site positivo, si è distinta per due fattori chiave:

• Performance e affidabilità: impianto progettato per garantire continuità operativa h24.
• Tempi di consegna ridotti: progettazione, realizzazione e collaudo completati nei tempi richiesti, consentendo al cliente di avviare la produzione senza ritardi.

Di seguito le caratteristiche tecniche dei chiller forniti:

• Fluido di processo: miscela acqua/glicole monoetilenico inibito al 50%
• Temperatura di esercizio: -30°C
• Potenza frigorifera: 75 kW per unità
• Condensazione ad acqua con scambiatori a piastre
• Installazione indoor, in un’area sicura del sito produttivo
• Tensione di alimentazione: 400V – 3F – 50Hz

I chiller hanno circuito idraulico integrato, e ogni unità è fornita completa di: pompa di circolazione, con prevalenza di 2÷2,5 bar, garantendo un flusso stabile e costante ai reattori; serbatoio di accumulo, per ottimizzare la gestione termica e ridurre le fluttuazioni di temperatura; valvole termostatiche, per un controllo preciso della regolazione frigorifera; accumuli e tubazioni in inox AISI 304, con coibentazione e rivestimento in lamierino inox, per garantire durabilità e isolamento termico ottimale.

Diversi sono infine i vantaggi dell’impianto realizzato per il cliente:

• Massima efficienza energetica – grazie alla condensazione ad acqua e all’uso di scambiatori a piastre ad alta efficienza.
• Precisione nel controllo della temperatura – essenziale per la stabilità dei processi chimici farmaceutici.
• Affidabilità operativa – progettato per funzionare in modo continuativo senza interruzioni.
• 
Installazione plug & play – grazie all’integrazione completa della parte idraulica, il sistema è stato immediatamente messo in produzione dopo il collaudo.

Questa fornitura rappresenta un altro esempio di come Tempco sia in grado di sviluppare soluzioni avanzate per il raffreddamento industriale, con elevata efficienza e tempi di consegna ridotti. Grazie alla nostra esperienza nel settore pharma, siamo riusciti a rispondere in modo puntuale alle esigenze del cliente, garantendo un impianto performante e pronto all’uso.

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Le alte prestazioni e l’estrema affidabilità di questi scambiatori di calore con disegno speciale delle piastre soddisfano pienamente i requisiti di elevata disponibilità e di basse ed elevate temperature necessari per incrementare l’efficienza dei sistemi a celle a combustibile. Gli scambiatori di calore sono infatti un componente essenziale in diversi punti del processo, assicurando:

– Gestione e controllo delle temperature operative
– Recupero di calore
– Controllo del grado di umidità
– Controllo temperature nelle reazioni di reforming

Gli scambiatori a piastre saldobrasati nickel trovano applicazione in sistemi a celle a combustibile a membrana polimerica (PEMFC), così come in micro-cogenerazione e cicli combinati freddo ed energia CCP, sia per recupero del calore sviluppato per produzione di acqua calda sia nell’intera gestione del calore e dell’acqua nella cella a combustibile, ad esempio nelle fasi di pre-riscaldamento del combustibile e di deumidificazione all’ingresso del modulo Fuel cell.
Tra i numerosi impieghi, dal residenziale all’industria di processo, la tecnologia a celle a combustibile sta recentemente trovando interessanti sviluppi nel mondo automotive, dove viene impiegata per alimentazione del motore nei veicoli elettrici.

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Infatti l’olio asserve pistoni ed azionamenti, motori, servocomandi e viene a sua volta messo in circolazione da pompe ad alta pressione.

Tutto questo lavoro meccanico si traduce in calore, che ovviamente viene ceduto all’olio, che va raffreddato allo scopo di mantenerne invariate le caratteristiche fisiche che servono poi per garantire il funzionamento delle apparecchiature che va ad asservire…un circolo vizioso o virtuoso se vogliamo.

Nel caso specifico abbiamo fornito un sistema completo di raffreddamento, dedicato ad una pressa a forgiare di dimensioni notevoli.

Il sistema è composto da:

• torre evaporativa di raffreddamento dell’acqua
• gruppo di pompaggio acqua, con pompa in stand by automatico
• scambiatori di calore a piastre acqua/olio
• quadro elettrico di comando e controllo con gestione automatica degli allarmi e stad by automatico.

considerando che solitamente la potenza termica smaltita è il 30% della potenza elettrica installata (in questa tipologia di impianti), il nostro impianto è progettato per dissipare 2000 KW termici…provate a pensare a quanti KW elettrici ci sono in gioco.

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Come si forma il biogas
Le sostanze organiche (per esempio cereali, mais o effluenti zootecnici), vengono convogliate in un cosiddetto fermentatore dove, in ambiente anaerobico e condizioni ottimali, i batteri lo decompongono. Il gas così prodotto viene depurato e sottoposto a desolforazione, ossia trasformato in pregiato biogas.

Come si converte il biogas in energia
Nelle centrali termoelettriche a blocco dal biogas si ricava corrente, che si può immettere nella rete pubblica, e calore, che si può usare per scopi esterni. Il biogas può anche essere raffinato fino a raggiungere la qualità del gas naturale e compresso: in questo modo, lo si può utilizzare per la fornitura pubblica di gas o come carburante negli autoveicoli a gas.

Cosa rimane
Nel fermentatore, le materie prime organiche non si trasformano completamente in biogas. I residui della fermentazione, però, si possono riutilizzare: cosparsi sui campi, sono ottimi sostituiti dei fertilizzanti minerali e concludono così il ciclo naturale.
Pertanto, nel processo di produzione del biogas non c’è praticamente nulla che non possa essere utilizzato.

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• produzione della carta
  
• acciaierie
  
• trattamenti termici
  
• concentrazione prodotti alimentari

L’acqua di raffreddamento in questi processi non deve essere necessariamente freddissima, quindi va più che bene una soluzione con torri evaporative, ma le torri con il pacco di riempimento classico, si intaserebbero in tempi molto brevi, compromettendo l’efficacia con costi manutentivi non sostenibili.

In questi casi si utilizzano quindi torri come quelle raffigurate, con pacchi di riempimento anti intasamento, che riducono sensibilmente i bisogni di manutenzione e sono appunto  indicate per le installazioni di refrigerazione industriali nelle quali le acque sono sature di particelle in sospensione.

Descrizione generale
Le torri di raffreddamento di questa serie hanno le seguenti caratteristiche:

Sistema di distribuzione dell’acqua
Il sistema di distribuzione dell’acqua, è formato da canali aperti in poliestere con bocchelli di uscita situati sotto di essi, di grande diametro.

Riempimento
E’ composto da liste di diversi materiali, installati orizzontalmente e sostenute da griglie verticali in acciaio inossidabile;  in questo modo l’acqua e l’aria hanno un passaggio largo che ne evita l’intasamento.

Separatore di gocce
Molto efficace, minimizza le perdite di acqua per trascinamento.

Gruppo ventilante
L’aria viene prodotta dai ventilatori assiali, ad alto rendimento, con equilibrio statico e dinamico. I ventilatori (uno per cella), sono azionati direttamente tramite motori elettrici a trasmissione diretta. Essi vengono montati sopra supporti di acciaio galvanizzato a caldo. I ventilatori sono protetti da una griglia di sicurezza secondo la normativa macchine.

Installazione e montaggio

Queste torri vengono inviate divise in due o tre parti, totalmente montate che devono essere posizionate una sopra all’altra.
Le torri sono progettate per essere trasportate con mezzi convenzionali.

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Alcune reazioni chimiche avvengono con sviluppo di calore o con assorbimento di calore.

In pratica nei due casi cosa succede:

• Il contenuto di energia dei prodotti di reazione è superiore a quello delle sostanze reagenti: la reazione è endotermica, cioè è necessario somministrare continuamente energia per farla avvenire.
• Il contenuto di energia dei prodotti è inferiore a quello dei reagenti: la reazione è esotermica, cioè avviene con sviluppo di calore, ed è prodotto calore.

Il calore di reazione (espresso in cal/mol) è la quantità di calore che viene liberato o consumato in una reazione chimica e dipende dallo stato di aggregazione dei reagenti e dalla temperatura.

Fattori termodinamici
Entalpia:
L’entalpia (dal greco “entalpo” = riscaldo) è una grandezza termodinamica estensiva (kcal/mole) che esprime il contenuto termico o calorico di un sistema. In una reazione interessa più che altro conoscere il DH cioè la variazione di entalpia tra lo stato iniziale (reagenti) e quello finale (prodotti). Il DH è una funzione di stato, cioè una grandezza che dipende solo dallo stato iniziale e finale e non dal percorso intrapreso per arrivare a quest’ultimo.

Entropia:
L’entropia (dal greco “entropé” = trasformazione all’interno) è una grandezza termodinamica esprimibile in cal/°k (calorie/gradi Kelvin), che rappresenta il grado di disordine di un sistema. Analogamente a quanto detto per l’entalpia, in una reazione, più che i valori assoluti, interessa conoscere la sua variazione o DS. L’aumento di entropia di un sistema dipende da:
Lo stato dei reagenti in confronto a quello dei prodotti: lo stato più ordinato è quello solido poi quello liquido e infine quello gassoso
Il tipo di sostanza: se è un composto o un elemento, un composto è più ordinato rispetto un elemento

Tipi di reazione

1. Semplice scambio, un elemento sposta un altro elemento da un composto, formandone un terzo.
2. Doppio scambio, quando cioè vi è uno scambio da un composto a un altro di due metalli, o di un metallo dell’idrogeno quindi si formano altri due composti differenti.
3. Sintesi, quando due o più sostanze pure, più o meno semplici, formano un composto più complesso.
4. Decomposizione, in questo caso una sostanza complessa viene scomposta in sostanze più semplici.
5. Di combustione ovvero caratterizzate dalla produzione di calore o di luce.

Tutte queste reazioni, avvengono in apparecchi chiamati reattori, che sono degli apparecchi solitamente a pressione, con all’interno dei miscelatori o mixer, aventi una camicia o un semitubo esterno per la termostatazione, che avviene nei più moderni impianti tramite sistemi monofluido.

Si tratta di centraline (skid mounted package units)complete di un sistema di pompaggio, dotate di scambiatori di calore in funzione dei livelli di temperatura necessari a soddisfare la reazione da asservire, con relativo sistema di controllo e valvole automatiche, controllabile in locale o in remoto, che permettono di fornire al reattore stesso, un fluido circolante a diverse temperature.

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