Oltre e prima della produzione industriale, chiaramente esistono anche laboratori farmaceutici dove si testano e si provano nuovi prodotti e nuovi farmaci, producendo in certo senso in modo preliminare quelle stesse sostanze che poi verranno prodotte in batch per un consumo industriale. Anche i laboratori farmaceutici necessitano quindi di processi di controllo della temperatura. A questo scopo, nei laboratori farmaceutici vengono utilizzati macchinari molto compatti e piccoli, che devono offrire un campo di lavoro estremamente ampio.

Questo perché un laboratorio è il luogo in cui vengono eseguite le attività di test, pertanto molto spesso l’intervallo di temperatura finale non è ancora definito, ma è necessario fare diverse prove, per verificare se ad una certa temperatura avverrà la reazione attesa, oltre poi per comprendere a quale temperatura il prodotto deve essere raffreddato per mantenere le caratteristiche raggiunte in alta temperatura.

A questo scopo esistono sistemi di regolazione della temperatura speciali e molto flessibili che consentono elevata addatabilità per rispondere alle variabili esigenze dei laboratori farmaceutici.

Solitamente il ciclo di riscaldamento in questi sistemi è svolto tramite un sistema elettrico, poiché le potenze richieste sono molto basse. Lo stesso vale per la sezione di raffreddamento, che impiega piccoli gruppi frigoriferi di bassa potenza ma che consentono di raggiungere temperature molto basse. Per questi motivi esistono questi sistemi che offrono un ampio range di temperatura di lavoro, offrendo ad esempio la possibilità di arrivare a -30° C e poi fino a +250° C, quindi un range di temperatura molto esteso per garantire la possibilità di effettuare tutti i test di produzione stabilendo i parametri di processo che verranno poi tradotti nella produzione industriale.

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Volendo analizzare più nel dettaglio le ragioni di queste criticità, viene subito da pensare che, facile a dirsi, ha fatto davvero molto caldo. Ebbene sì, ma i gruppi frigoriferi e gli impianti di condizionamento servono proprio quando fa caldo. Il problema è che solitamente questi impianti di refrigerazione e condizionamento sono progettati prevedendo da progetto una temperatura ambiente di condensazione di circa 35° C. Durante quest’ultima estate, la temperatura è invece salita molto spesso sopra i 35° C, con picchi di 38°, 40° o anche 42° C e un tasso di umidità relativa molto elevato. Ciò ha portato a temperature di condensazione molto elevate e quindi a pressioni di condensazione altrettanto alte.

Macchine che non erano progettate per condizioni così ‘tropicali’, così estreme, hanno di conseguenza subito dei fermi, e si sono bloccate: gruppi frigoriferi e impianti di condizionamento bloccati, fermi macchina negli impianti di raffreddamento per la produzione industriale. Chiaramente, se in un impianto di condizionamento il sistema di raffreddamento va in blocco, c’è un disagio per le persone dovuto al caldo, ma ciò non comporta un grosso danno.

Quando invece ciò accade sui gruppi di refrigerazione industriale che servono processi produttivi industriali, il problema è molto più rilevante. Per tale motivo, su richiesta dei nostri clienti in Tempco stiamo infatti progettando sistemi di raffreddamento progettati su temperature ambiente più elevate. Stiamo quindi iniziando a dimensionare i gruppi frigoriferi destinati a temperature ambiente di progetto di 40° C, con l’obiettivo di garantire il corretto ed efficiente funzionamento in futuro. Se cioè si ripresenteranno stagioni estive così afose e calde, di sicuro questi gruppi frigoriferi potranno continuare a funzionare, garantendo la necessaria disponibilità per il processo asservito.

Se siete interessati ad approfondire questo argomento, contattate i nostri tecnici in Tempco.

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Il cliente ha un impianto asservito da gruppi frigoriferi, e nell’ambito di nuovi investimenti ha valutato di integrare il sistema con un impianto di free cooling adiabatico allo scopo di risparmiare energia e ottimizzare la produzione. Tempco ha quindi fornito lo studio iniziale per la valutazione dell’impatto e dei vantaggi che il raffreddamento in free cooling avrebbe potuto garantire al cliente in termini di maggiore efficienza e risparmio energetico.

Una volta approvato l’investimento, completo del calcolo del relativo pay back, abbiamo fornito un dry cooler abbinato al sistema di controllo e di pompaggio dell’impianto, in modo da integrare il tutto al sistema di refrigerazione esistente. La soluzione impiega ovviamente ventilatori controllati mediante inverter, che garantiscono la regolazione della velocità e del consumo energetico connesso in base alle effettive esigenze di processo.

Da ultimo abbiamo fornito una serie di scambiatori a fascio tubiero per la regolazione della temperatura dell’olio diatermico, che avviene proprio grazie al sistema di free cooling.

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Ma di fatto, quando è possibile installare un sistema di free cooling? Spesso ci sono industrie di processo che richiedono attività di raffreddamento all’interno del loro processo produttivo con temperature dell’acqua di raffreddamento piuttosto basse. Diciamo 10-15 o anche 20° C. Sono requisiti che una torre evaporativa non può soddisfare durante la stagione calda, e nemmeno un sistema con radiatore, che sfrutta la dissipazione del calore mediante l’aria.
E’ pertanto necessario utilizzare dei gruppi frigoriferi.

Ma ci sono condizioni ambientali, durante la stagione fredda, o anche durante le ore più fresche della giornata, in cui un gruppo frigorifero è sostanzialmente uno spreco, perché potendo sfruttare le condizioni ambientali favorevolmente fredde in questi frangenti, potrebbe bastare un dry cooler, cioè un dissipatore. Che tipo di vantaggi porta un sistema di free cooling?

A livello di costi si tratta chiaramente di qualcosa in più che dobbiamo implementare all’interno dell’impianto di refrigerazione. Sostanzialmente, si deve accompagnare un refrigeratore con un sistema di freecooling, un oggetto che durante la stagione estiva probabilmente non servirà. Ma durante la stagione invernale, consentirà di spegnere i chiller. Questo di fatto comporta un importante risparmio energetico.

Facendo un bilancio grossolano, con un gruppo frigorifero con COP 3 (Coefficiente di Prestazione) per ottenere una dissipazione di 90 kW termici abbiamo un consumo di energia elettrica di 30 kW, più o meno. Di questi 30 kW, 24-25 kW vengono generalmente consumati dai compressori di refrigerazione necessari per raffreddare l’acqua. Utilizzando un sistema di free cooling, questi 24-25 kW svaniranno perché rimarranno solamente i kW impiegati per la ventilazione, chiaramente, e i kW dedicati alla pompa di circolazione dell’acqua. È quindi chiaro che avremo un notevole risparmio energetico dissipando la stessa quantità di energia termica.

Adesso possiamo anche fare un paio di valutazioni per capire quale potrebbe essere il ritorno dell’investimento di un impianto di free cooling. Diciamo che ci sono moltissime applicazioni in cui il free cooling è sicuramente un’ottima soluzione. Dipende chiaramente dalla latitudine: più l’impianto è installato in una regione fredda o che ha una stagione fredda più lunga, più sarà facile avere un ROI più breve della soluzione free cooling.

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Congiuntamente con l’ufficio tecnico abbiamo portato a termine una serie di rilievi volti a definire la potenza termica da dissipare, informazione che in ragione della complessità dell’impianto ha richiesto alcuni mesi di rilievi e verifiche, anche a causa dei periodi produttivi a regimi ridotti a causa del COVID.

Effettuato l’intervento di revamping del sistema di raffreddamento nel reparto di stampaggio materie plastiche, a distanza di un primo anno di funzionamento a pieno regime la proprietà ha constatato la validità del progetto e ha deciso di investire in un potenziamento, volto a supportare i futuri ampliamenti produttivi e nel caso fornire un valido back up ai chiller attualmente in uso nello stabilimento.

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In questo contesto, una tecnologia altamente innovativa pertiene l’utilizzo della CO2 come refrigerante, in sostituzione dei fluidi refrigeranti tradizionali, offrendo una valida alternativa per conformarsi alle nuove normative nel comparto della refrigerazione volte a ridurre l’impatto ambientale del settore. La CO2 infatti è una risorsa naturale, disponibile in atmosfera e ma anche come prodotto di scarto in numerosi processi industriali. Molto in crescita sono a tale riguardo anche le tecnologie che provvedono alla cattura, stoccaggio e utilizzo della CO2, chiamate CCS o CCUS (Carbon Capture and Storage e Carbon Capture Utilization and Storage).

Le proprietà della CO2 rendono infatti questo gas una risorsa rinnovabile che offre un elevato tasso di efficienza nel trasferimento termico, che aumenta la sicurezza delle applicazioni in caso di perdite negli impianti e garantisce al contempo un alto potenziale di abbattimento delle emissioni, con un valore di Global Warming Potential pari a 1.

Nei cicli termici di compressione, condensazione ed evaporazione della CO2 occorre tuttavia lavorare con pressioni di esercizio molto elevate, che arrivano fino a 140 bar. Ambito che apre nuove interessanti prospettive applicative per gli scambiatori saldobrasati, che grazie al particolare ciclo di saldobrasatura sono in grado di resistere a elevatissime pressioni di lavoro.

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Il biogas è un prezioso alleato nella transizione energetica, e Tempco è molto attiva in questo comparto con un gran numero di referenze e impianti realizzati per contribuire allo sviluppo efficiente del settore del biogas in ottica green e di sostenibilità. Il biogas è difatti una fonte di energia rinnovabile, ottenuto dalla decomposizione anaerobica di biomasse, come rifiuti agricoli e alimentari, scarti industriali e reflui zootecnici. Il biogas rappresenta quindi un’importante fonte alternativa per la produzione di energia, che consente il recupero e la valorizzazione di materiali di scarto in ottica di economia circolare e al contempo la riduzione dei gas serra.

Come fonte di energia rinnovabile e green, il biogas può quindi essere utilizzato per generare elettricità, produrre calore o alimentare veicoli, riducendo la dipendenza dai combustibili fossili e contribuendo alla sicurezza energetica.

Nell’articolo sono descritte maggiormente in dettaglio alcune applicazioni pratiche di impianti e soluzioni per il trattamento del biogas realizzate da Tempco. In sostanza, il trattamento del biogas consiste nella deumidificazione del biogas stesso, passaggio essenziale per ridurre l’umidità presente nel gas e migliorarne la qualità affinché possa essere utilizzato in motori endotermici e nella produzione di energia. La tecnologia principalmente impiegata è quella della refrigerazione a compressione, tra le più diffuse ed efficaci allo scopo.

Il processo coinvolge diversi componenti chiave:

– Compressore: il biogas grezzo viene compresso per aumentarne la pressione e ridurre il volume.
– Scambiatore di raffreddamento e deumidificazione: il gas compresso viene raffreddato, causando la condensazione dell’umidità.
– Separatore di condensa: l’acqua condensata viene quindi separata dal gas deumidificato.

Infine, il biogas deumidificato può essere ulteriormente trattato per rimuovere impurità solide o liquide residue.

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E’ quindi con un certo orgoglio che annunciamo che questo cammino porta oggi alla nascita di Tempco.green, un nuovo spazio dedicato espressamente alle soluzioni per gestione dell’energia termica a connotazione Green, che abbracciano le nuove tecnologie per accompagnare le imprese nel mondo industriale in un comune percorso verso una produzione sostenibile. Solid Sustainability è il claim che caratterizza questa nuova era in Tempco, e la nuova energia che alimenta le soluzioni che insieme ai clienti vogliamo studiare per portare la sostenibilità all’interno dei processi produttivi in tutti i settori industriali.

Energia nuova, green e rinnovabile, risparmio energetico e tecnologie all’avanguardia, dagli innovativi scambiatori PCHE per applicazioni nell’industria dell’idrogeno e nella refrigerazione a CO2, agli scambiatori a immersione TCOIL in applicazioni che sfruttano le pompe di calore e la geotermia; dalle celle a combustibile alle nuove soluzioni per una mobilità green nei settori automotive e marine. Fino alla digitalizzazione per il monitoraggio e l’ottimizzazione sempre più fine e intelligente dei consumi energetici nei processi industriali.

Vi invitiamo allora a entrare e scoprire con noi il nuovo mondo di Tempco.green, per creare insieme una Nuova era della sostenibilità nell’industria di processo.

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Diciamo innanzitutto allora che si tratta di un controllo, per cui occorre sapere alcuni dati: la temperatura di lavoro del chiller, che è la temperatura dell’acqua fredda che il chiller deve fornire e che verrà accumulata nel serbatoio. Quindi, la temperatura del fluido caldo che giunge dal processo, poi il volume complessivo dell’impianto e il volume del serbatoio come lo abbiamo stimato. Perché ci servono questi quattro dati?

Servono poiché con una formula semplice, che viene mostrata nel video e che riportiamo qui sopra, possiamo determinare se con il tipo di volume e di temperature coinvolte la temperatura che arriva al chiller sarà quella corretta di progetto. Ovvero, se la temperatura di ritorno al chiller non sarà troppo elevata. In quanto, come veniva spiegato nel precedente video, se una temperatura troppo elevata giunge al chiller, questo va in blocco. Salgono le temperature di evaporazione e la pressione di condensazione, mandando in blocco il chiller. Causando di conseguenza un incremento della temperatura che bloccherà l’intero processo produttivo.

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La necessità di calcolare con cura la quantità di refrigerante naturale pone infatti una grande sfida nella progettazione dei prodotti, rendendo ancora più cruciale il calcolo del volume dello scambiatore di calore.

In particolare, l’articolo rimarca come le prestazioni di una pompa di calore siano correlate a fattori quali l’area di trasferimento del calore (HTA), il coefficiente di trasferimento del calore (U) e il delta T medio logaritmico (LMTD) dello scambiatore di calore. Tuttavia, la regola di dimensionamento del sistema è complessa, poiché comprende anche altri fattori, quali carica di refrigerante, aggiustamento del surriscaldamento della valvola di espansione, volume del lato refrigerante e perdite di carico dello scambiatore di calore, ed è impossibile considerare un solo parametro.

Considerando la sostituzione di uno scambiatore di calore saldobrasato di un’altra marca con uno scambiatore Kaori, occorre quindi tenere presente che:
1.     Il valore dichiarato a catalogo e il valore effettivo del volume del prodotto di altri marchi possono differire, è pertanto consigliabile utilizzarlo solo come riferimento. Inoltre, se nello scambiatore di calore è installato un distributore di refrigerante, ciò potrebbe influire sul valore del volume effettivo. Pertanto, il volume esatto può essere misurato dopo il riempimento con acqua.

2.     Il volume dello scambiatore di calore non dovrebbe essere il criterio principale per procedere alla sostituzione; dovrebbero invece essere considerati i parametri di sistema rilevanti corrispondenti.

Un esempio pratico a tale riguardo può aiutare: una marca XXH62-60 (volume lato refrigerante circa 2,73 L) corrisponde allo stesso volume di uno scambiatore a piastre saldobrasato Kaori R111, il quale richiede 66 piastre, con un conseguente numero totale di piastre e area di scambio termico totali in eccesso (+18%). Inoltre, la portata del refrigerante diminuisce, la temperatura satura di evaporazione aumenta a causa della caduta di pressione e, se la valvola di espansione e il volume del refrigerante non corrispondono, ciò può influire negativamente sulle prestazioni finali.

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