Questo tipo di applicazioni nelle produzioni pharma mettono in risalto il valore aggiunto di uno skid di termoregolazione (temperature control unit) pre-collaudato, a partire dal design compatto di queste unità di controllo della temperatura. La TCU viene infatti progettata in 3D per sfruttare ogni centimetro disponibile, con tolleranze millimetriche.

Altro grande vantaggio è rappresentato dalla qualità plug & play da officina delle centraline skid: saldature, cablaggi e test vengono infatti eseguiti in ambiente controllato, e non in un ambiente caotico come può essere un cantiere o magari in area ATEX. Con il risultato che installazione e avviamento in cantiere avverranno senza imprevisti.

Ciò è garantito dal Factory Acceptance Test (FAT) dello skid TCU, per cui l’unità viene collaudata in officina e quindi spedita già perfettamente funzionante. Una volta giunta nello stabilimento del cliente, servono solo i collegamenti alle utenze (allacci ‘border line’), e in poche ore l’impianto è pronto a partire, azzerando tempi morti e imprevisti dell’ultimo minuto.

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In questo ambito, Tempco offre la nuova serie di scambiatori saldobrasati TCBS interamente in acciaio inox, con brasatura realizzata con una lega di acciaio inossidabile priva di rame. Questi scambiatori sono pertanto la scelta ideale per una serie di applicazioni, dall’industria dell’idrogeno per celle a combustibile ed elettrolizzatori, ai processi produttivi per semiconduttori, industria alimentare, settore chimico e farmaceutico e in generale processi che richiedono il trattamento di acqua pura e demineralizzata.

L’eliminazione del rame nella saldobrasatura di questi scambiatori assicura l’assenza di contaminazione da ioni di rame che, a contatto con l’acqua demineralizzata, possono venire rilasciati per effetto di un processo chiamato di lisciviazione, o leaching, che col tempo può portare alla foratura dello scambiatore. Rispetto ai tradizionali scambiatori a piastre con guarnizioni, gli scambiatori saldobrasati consentono di operare con pressione di esercizio stabile, in versione standard a 10 bar (A) o 20 bar (B), con ampio range di temperature di lavoro e una superiore resistenza alla corrosione. Fattori che contribuiscono a mantenere elevata efficienza di scambio termico, durata nel tempo e ottimo rapporto costo/prestazioni. La maggiore compattezza rispetto a soluzioni a fascio tubiero ne rende inoltre ideale l’impiego in applicazioni dove gli ingombri sono limitati.

La serie di scambiatori saldobrasati full inox Tempco TCBS è disponibile in 7 taglie, per soddisfare ogni esigenza produttiva dalle piccole alle grandi portate. E’ inoltre possibile realizzare esecuzioni speciali su richiesta e con attacchi personalizzabili. La serie TCBS corrisponde alla serie S – All Stainless BPHE di Kaori Heat Treatment Co., Ltd (Taiwan), costruttore dei prodotti.

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Le Centraline di termoregolazione TREG (temperature control unit, TCU) in zona ATEX con pannello di controllo separato consentono di integrare l’unità TREG TCU con una serie di tecnologie di automazione, quali:

• Protocolli di comunicazione industriale: Modbus, Profinet, Ethernet/IP per interfacciarsi con altri sistemi aziendali.
• Supervisione via SCADA o Cloud per il monitoraggio da desktop o dispositivi mobili.
• Allarmi e notifiche in tempo reale per prevenire anomalie e interventi non pianificati.

Diversi sono quindi i vantaggi offerti dall’automazione remota delle unità TREG – Temperature control unit in ambienti ATEX con pannello separato in zona sicura:

• Maggiore sicurezza: nessuna necessità di operare direttamente in zona ATEX.
• Controllo più preciso: regolazioni in tempo reale con sistemi avanzati.
• Monitoraggio continuo: raccolta e analisi dei dati per ottimizzazione dei processi.
• Riduzione della manutenzione: meno componenti elettronici in zona a rischio = minori possibilità di guasti.
• Scalabilità: possibilità di gestire più unità ATEX con un unico quadro remoto.

La separazione tra unità di termoregolazione ATEX e quadro di controllo remoto rappresenta quindi una soluzione strategica per chi opera in ambienti a rischio esplosione. Questa architettura consente massima sicurezza, un monitoraggio efficiente e costante delle TCU, e una gestione completamente integrata nei sistemi di automazione industriale.

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In un post precedente, abbiamo esplorato le sfide e le soluzioni per la termoregolazione in ambienti ATEX, ponendo particolare attenzione alla progettazione di centraline sicure ed efficienti. Come anticipato, una delle strategie più efficaci per ottimizzare il controllo della temperatura in queste applicazioni è separare il quadro di comando dall’area a rischio, installandolo in una zona sicura. Questa configurazione offre numerosi vantaggi in termini di sicurezza, affidabilità e gestione operativa.

Approccio a doppia configurazione: Unità TCU ATEX + Controllo remoto
Per garantire un controllo ottimale della temperatura in zone a rischio esplosione, le centraline di termoregolazione TREG TCU (temperature control unit) vengono progettate molto spesso con due unità separate:

• Unità di termoregolazione TCU installata in area ATEX
• Quadro di comando remoto posizionato in zona sicura

Questa soluzione consente di eliminare la necessità di dispositivi elettronici complessi all’interno dell’area ATEX, riducendo il rischio di guasti e semplificando la manutenzione.

La soluzione con doppia configurazione include quindi alcuni componenti chiave:

1. Unità di termoregolazione – temperature control unit TCU in Zona ATEX
   L’unità installata in zona ATEX comprende tutti i componenti soggetti al processo di termoregolazione, progettati con protezioni idonee:
   • Scambiatori di calore e circuiti termici realizzati con materiali e configurazioni conformi agli standard ATEX.
   • Resistenze elettriche con protezione antideflagrante.
   • Sensori di temperatura (PT100, termocoppie) certificati a sicurezza intrinseca.
   • Attuatori e valvole con protezione Ex d o Ex i per il controllo del flusso termico.
   • Cablaggi speciali schermati e isolati per evitare surriscaldamenti e dispersioni.
2. Quadro di controllo in zona sicura
   Il cuore del sistema di termoregolazione è situato in una zona non a rischio, dove è possibile implementare un’elettronica avanzata senza vincoli ATEX:• PLC industriale per la gestione della temperatura con regolazione PID avanzata.
   • HMI touchscreen per il monitoraggio e la regolazione manuale dei parametri della TCU.
   • Data logging e reportistica per l’analisi delle performance termiche.
   • Gestione da remoto con connessione a sistemi SCADA o cloud.

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Gli scambiatori saldobrasati sono composti da lamine in acciaio inox unite con saldobrasatura in rame o nichel. Offrono la massima efficienza di scambio termico in spazi ridotti, risultando ideali per trasferire calore con il minimo ingombro. La saldobrasatura consente inoltre di ottenere un pacco piastre dalla superiore resistenza meccanica, che rende lo scambiatore in grado pertanto di lavorare con livelli di pressione più elevati e in range di temperatura più ampi.

La disponibilità immediata riguarda i modelli con connessioni standard e attacchi fino a 2″. Concentrandoci sulle taglie e configurazioni più diffuse, in Tempco riusciamo a rispondere subito a urgenze, sostituzioni e fermi macchina. In queste situazioni, la pronta consegna di uno scambiatore fa la differenza tra rimettere in marcia un impianto subito o subire costosi blocchi.

Se vi serve, parliamone
Se avete un impianto da completare, una macchina ferma o volete anticipare i rincari di mercato, contattateci indicando taglia e connessioni necessarie: verificheremo insieme la disponibilità immediata e i tempi di spedizione.

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Per una TCU (unità di termoregolazione) questo significa rampe rapide, shock termici continui e variazioni di volume del fluido termovettore. 

In questi casi il dimensionamento basato su regole standard non basta. Un esempio concreto è la progettazione del vaso di espansione: in questo tipo di unità di termoregolazione nei settori chimico e pharma il fluido si espande massicciamente passando da -15° C a oltre 140° C.

Un calcolo teorico basato su parametri standard suggeriva ad esempio, nel particolare caso di un cliente, un serbatoio da 1.800 litri. Studiando la reale dinamica transitoria del fluido, abbiamo ottimizzato il dimensionamento a soli 1.000 litri.

Il risultato ottenuto è stato quindi notevole, con un risparmio di spazio del 44% sullo skid, mantenendo la massima sicurezza anche durante i picchi termici più severi.

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Una domanda può quindi sorgere naturale: perché non mandare i fluidi di servizio (glicole, acqua, vapore) direttamente nella camicia di un reattore farmaceutico? Sembrerebbe infatti la via più semplice, ma per i reattori smaltati (glass-lined) rappresenterebbe la ricetta perfetta per il disastro. Lo smalto odia gli sbalzi termici improvvisi: iniettare vapore a 8 bar subito dopo il glicole a -15°C significa rischiare crepe catastrofiche.

La soluzione è quindi adottare la logica della termoregolazione mono-fluido su range esteso:

 un solo fluido diatermico circola costantemente nell’anello chiuso della camicia del reattore. Tre fluidi di servizio (glicole a -15° C, acqua industriale a 25° C e vapore a 8 bar) ne condizionano la temperatura all’esterno del reattore.

Il vantaggio che abbiamo ottenuto è quindi chiaro: il fluido intermedio fa da scudo termico, garantendo un’eccellente uniformità di temperatura sulla parete, precisione al decimo di grado nella regolazione della temperatura del reattore e zero shock termici per il vetro.

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Nello specifico, come indicato nei documenti, sono infatti necessari e sufficienti 5 dati:
 in particolare, i dati ‘must have’, indispensabili per iniziare il dimensionamento, sono quelli relativi al calcolo termico:

• Temperature di ingresso e uscita del fluido primario
• Portata del fluido primario
• Temperature di ingresso e uscita del fluido secondario
• Portata del fluido secondario
• Pressione del fluido (fondamentale nel caso di gas)

La potenzialità è un altro dato importante per il dimensionamento termico dello scambiatore. Tuttavia, se si hanno gli altri 5 dati, questa può essere calcolata a partire da quei cinque.

Gli altri dati, elencati sotto la voce “DATI UTILI PER IL CALCOLO COSTRUTTIVO DEGLI SCAMBIATORI”, sono quindi utili per una progettazione più precisa e completa, ma non sono indispensabili per un primo calcolo termico:

• Tipo di fluidi
• Temperatura max. di esercizio
• Pressione max. di esercizio
• Sovradimensionamento % (margine)
• Perdite di carico ammissibili (primario e secondario)
• Viscosità dei fluidi
• Peso specifico dei fluidi
• Coefficiente di trasmissione
• Coefficiente di sporcamento

In sintesi, per avviare il dimensionamento, è fondamentale fornire almeno 5 dati termici tra quelli indicati, inclusa la pressione se si tratta di un gas. Gli altri dati sono utili per definire al meglio le caratteristiche costruttive dell’apparecchio, ma non sono indispensabili in una fase iniziale.

È importante ricordare che, in caso di fluidi speciali, è necessario contattare direttamente Tempco, come specificato anche nel documento.

REGOLA DELLE CINQUE DITA

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Un’importante caratteristica di questa centralina TCU è infatti la costruzione conforme a norme UL che stabiliscono gli standard di sicurezza per apparecchiature elettriche ed elettroniche per impiego nel mercato nordamericano. La certificazione UL permette quindi di esportare e installare le nostre centraline Tempco TREG anche per applicazioni negli Stati Uniti e Canada.

Questa particolare unità di termoregolazione ha sezione di raffreddamento con scambiatore a fascio tubiero, con anima in acciaio inox. La potenza di alimentazione della centralina è 575V-3Ph-60Hz-3Ph+T. Il circuito dell’olio è infine servito da una pompa a trascinamento magnetico UL 100 lt 30 mt. 2,8 KW. La scelta di impiegare una pompa a trascinamento magnetico, in alternativa alle classiche pompe a tenuta meccanica, è dovuta a questioni di sicurezza.

Le pompe a trascinamento magnetico eliminano infatti qualunque tipo di accoppiamento meccanico, sfruttando invece un accoppiamento magnetico tra l’albero motore e l’olio in pressione nella girante della pompa. L’esclusione di tenute meccaniche nel circuito di pompaggio elimina quindi ogni rischio di possibile perdita di olio diatermico ad altissima temperatura, garantendo la sicurezza dell’impianto, oltre a escludere rischi di cavitazione della pompa dovuti a infiltrazioni di aria.

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Il team Tempco Service fornisce supporto tecnico per l’identificazione dei componenti, la verifica della compatibilità e la fornitura dei ricambi adeguati.

Innanzitutto occorre provvedere alla identificazione del modello di scambiatore, che è la base da cui partire per ogni richiesta di ricambi.

Il modello dello scambiatore può essere reperito da:

• Targhetta identificativa applicata sullo scambiatore
• Disegni tecnici o schede di calcolo termico
• Documenti di fornitura Tempco

È utile fornire anche:

• Numero di piastre montate
• Tipo di guarnizione
• Anno di fornitura o matricola

I due schemi sottostanti offrono quindi un prezioso supporto nella richiesta di parti di ricambio per piastre di scambio e guarnizioni.

Infine, alcuni ulteriori e utili suggerimenti:

• Inviare foto chiare delle piastre e delle guarnizioni per un’identificazione rapida.
• Indicare il fluido di processo e le condizioni operative.
• Tempco può fornire ricondizionamento e rigenerazione piastre con test di tenuta.
• Mantenere un set di guarnizioni di scorta riduce i tempi di fermo impianto.
• Rispettare le coppie di serraggio consigliate al rimontaggio.

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