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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Gli scambiatori a piastre saldobrasati rappresentano la soluzione ideale in queste centrali grazie alla loro compattezza, elevata efficienza termica e totale assenza di manutenzione. Rispetto ai tradizionali scambiatori a fascio tubiero, offrono una serie di vantaggi concreti che li rendono particolarmente adatti per installazioni modulari, ad alta densità di potenza e in spazi ridotti.

La scelta Tempco
Nelle centrali idrauliche di potenza Tempco, gli scambiatori a piastre saldobrasati vengono dimensionati su misura in base alle condizioni operative del cliente:

• portate
• viscosità
• temperatura di lavoro
• potenza termica da dissipare

L’adozione di scambiatori in acciaio inox brasati in rame o nichel garantisce elevata resistenza alla corrosione e lunga durata, con prestazioni termiche costanti nel tempo. La compattezza e l’affidabilità ne fanno una scelta perfetta per sistemi ad alte prestazioni, dove ogni dettaglio conta per assicurare continuità operativa e risparmio energetico.

In sintesi, dunque, gli scambiatori a piastre saldobrasati permettono di massimizzare l’efficienza termica e ridurre gli ingombri, semplificando la manutenzione e migliorando l’affidabilità delle centrali idrauliche.

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La certificazione CRN (Canadian Registration Number) è un codice univoco che viene rilasciato dalle autorità provinciali/territoriali canadesi, necessario per l’installazione e l’uso di apparecchiature a pressione, come caldaie, scambiatori di calore, recipienti a pressione e raccordi (raccordi, valvole, tubazioni) in Canada. La certificazione CRN è obbligatoria per le attrezzature che operano a pressioni superiori a 15 psig (1 bar circa) e, nel caso di Tempco, garantisce che il design e la progettazione dei nostri scambiatori saldobrasati rispetti gli standard di sicurezza canadesi.

Requisito di sicurezza fondamentale per l’importazione e l’installazione di componenti a pressione in Canada, questa nuova certificazione, unitamente a quella ASME, garantisce la conformità degli scambiatori saldobrasati di Tempco agli standard industriali canadesi. Nello specifico, il codice CRN è valido per installazione dei nostri scambiatori saldobrasati nelle province dell’Ontario (ON), Quebec (QC), British Columbia (BC), Alberta (AB) e Saskatchewan (SK).

Questa nuova certificazione per le installazioni nel mercato canadese si aggiunge così alle certificazioni che Tempco negli anni ha conseguito per le sue soluzioni di controllo termico e termoregolazione industriale, come la certificazione ATEX per operare in atmosfere a rischio esplosivo nei comparti chimico, petrolchimico e farmaceutico, e quelle per le nostre centraline di termoregolazione TREG che possono essere fornite con certificazioni UL per il mercato nordamericano e EAC per Russia e Paesi UEE (Unione Economica Eurasiatica).

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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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Una delle applicazioni più frequenti per gli scambiatori ad alta pressione è il raffreddamento di gas nei compressori, come nel caso mostrato nella foto: un sistema di compressione ad alta pressione per gas tecnici, dove gli scambiatori sono impiegati per la dissipazione del calore generato durante la compressione.
 In questi impianti la robustezza e la tenuta meccanica sono fondamentali per assicurare sicurezza, continuità di servizio e durata nel tempo.

Ecco quindi alcuni dei vantaggi principali offerti da questa speciale tipologia di scambiatori saldobrasati per alta pressione:
• Design compatto e installazione semplificata
• Elevata resistenza meccanica, fino a 140 bar
• Nessuna manutenzione ordinaria grazie all’assenza di guarnizioni
• Efficienza di scambio termico elevata anche con portate ridotte
• Disponibilità di versioni personalizzate per gas, oli o fluidi di processo specifici

Le versioni ad alta pressione degli scambiatori saldobrasati trovano impiego anche in impianti di recupero termico, circuiti idraulici con CO₂, sistemi HVAC per refrigeranti transcritici e nel settore dell’idrogeno, dove le condizioni operative richiedono apparecchi di assoluta affidabilità.

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Con una referenza tanto prestigiosa, Tempco è quindi molto orgogliosa di aver dato il proprio contributo per garantire le elevate performance delle auto Dallara, grazie alla fornitura di una centralina di termoregolazione TREG HE che viene impiegata per i banchi prova dei radiatori delle auto da competizione in Dallara Automobili. La centralina è nello specifico progettata per portare in temperatura un circuito di olio diatermico, operando in un intervallo di temperature compreso tra +30° C e + 180° C e trasferendo calore al fluido di prova mediante uno scambiatore di calore a piastre saldobrasato. Il range di portata del fluido di prova è compreso tra 5 e 80 l/min.

I banchi prova nel testing di questi componenti sono essenziali per simulare in laboratorio le stesse condizioni di pista cui saranno sottoposte le vetture durante le gare. La centralina di termoregolazione di Tempco è pertanto progettata con cura estrema per garantire la simulazione delle condizioni termiche in cui i radiatori delle supercar Dallara dovranno lavorare, regolando con precisione portate e temperature del fluido di prova con grande stabilità e ripetibilità (precisione di regolazione della temperatura ± 2° C) .

Dietro ogni radiatore testato, c’è dunque una centralina che lavora affinché ogni grado conti davvero nel determinare le massime performance delle auto da competizione di Dallara. Cuore del banco prova, la centralina TREG HE impiega resistenze a bassa potenza specifica, offrendo regolazione con controllo PID della temperatura con SCR proporzionali e logiche di sicurezza integrate. Una valvola modulante elettro-pneumatica consente di garantire la necessaria stabilità dello scambio termico anche a basse portate (5 l/min), mantenendo il corretto regime turbolento sullo scambiatore saldobrasato.

Il dimensionamento del sistema è stato infine studiato per mantenere sempre la massima efficienza nella regolazione della temperatura del fluido di prova, tenendo conto della forte variabilità di viscosità del fluido al variare della temperatura, unitamente alla necessità di contenere le perdite di carico.

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Questa importante nuova commessa per Tempco conferma la crescente attenzione che questa innovativa tipologia di scambiatori sta destando in maniera sempre più evidente. Questo ci porta a fare una riflessione più ampia sul concetto di approccio olistico ai sistemi di scambio termico. Oggi occorre infatti andare oltre il semplice costo iniziale di uno scambiatore di calore, in quanto l’ingegneria termica industriale implica una serie di sfide più complesse.

Tanti sono infatti i fattori da tenere in considerazione:

• Efficienza energetica
• Spazi di installazione e compattezza
• Affidabilità
• Facilità di manutenzione
• Riduzione dei tempi di start-up
• Sostenibilità dell’investimento

Di fronte a queste molteplici esigenze, limitarsi a una valutazione puramente economica del costo iniziale dell’apparecchiatura rischia decisamente di dare una visione troppo ristretta. Serve allora un approccio olistico alle soluzioni di scambio termico, che guardi al ciclo di vita dell’impianto nel suo insieme. Considerando pertanto non solo il costo di acquisto della tecnologia, ma anche i costi operativi, gli eventuali tempi di fermo impianto, l’efficienza energetica e la flessibilità di integrazione.

PCHE vs Fascio tubiero: un confronto oltre il prezzo

Un esempio emblematico è quindi proprio il confronto tra scambiatori PCHE e i tradizionali scambiatori a fascio tubiero. A prima vista, i PCHE possono sembrare meno competitivi in termini di costo unitario iniziale. Tuttavia, facendo un’analisi olistica il quadro che si ottiene è alquanto diverso:

Il valore si misura nel tempo
Un approccio olistico porta quindi a considerare anche i tempi di ritorno dell’investimento (ROI). I PCHE, grazie alla loro elevata efficienza di scambio termico, riducono il consumo energetico e migliorano il rendimento globale del processo produttivo che servono. In molti casi, l’ammortamento del costo iniziale avviene in pochi anni, soprattutto in settori dove ogni punto percentuale di efficienza fa la differenza (idrogeno, criogenia, power-to-gas, chimica fine). Inoltre, nei progetti modulari e nelle applicazioni dove compattezza e sicurezza sono fondamentali (come nelle stazioni di rifornimento a idrogeno), i PCHE rappresentano l’unica soluzione tecnica possibile.

In conclusione, scegliere la tecnologia più adatta a una determinata applicazione comporta guardare oltre il prezzo di acquisto iniziale. Significa adottare una visione olistica che tenga conto di tutto il ciclo di vita dell’impianto, e non solo del costo dell’apparecchiatura. In questa prospettiva, i PCHE, pur più costosi all’acquisto, offrono un valore superiore e sostenibile nel tempo, rendendoli la scelta strategica per chi guarda al futuro.

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Data la particolarità dell’applicazione, vengono utilizzati scambiatori a fascio tubiero in quanto gli scambiatori a piastre saldobrasati hanno un limite di temperatura di lavoro di 200° C. Esistono anche modelli che possono lavorare a temperature più elevate, ma presentano costi e limiti in termini di pulizia e sporcamento che ne comprometterebbero l’uso con olio diatermico in queste condizioni estreme di alta temperatura.

Per garantire il pieno controllo sugli standard costruttivi e sulla pronta disponibilità di questi speciali scambiatori a fascio tubiero TCFT HT per olio ad alta temperatura, abbiamo deciso di portarne la costruzione al nostro interno, e di commercializzarli per mettere a disposizione del mercato un apparecchio che difficilmente si trova quando le condizioni di lavoro diventano così estreme.

Gli scambiatori TCFT HT esistono in versione full inox e con la possibilità di realizzare il mantello in acciaio al carbonio. Nella brochure qui sotto sono riportate in maggior dettaglio tutte le caratteristiche tecniche di questi scambiatori.

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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.

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Esistono quindi in particolare diverse soluzioni tecnologiche per il raffreddamento interstadio, ciascuna con caratteristiche e vantaggi specifici.

Le soluzioni più tradizionali fanno impiego di scambiatori di diverse tipologie:
1. Scambiatori di calore a fascio tubiero (Shell and Tube):
◦ Robusti e adatti a gestire grandi volumi di gas.
◦ Limitati in termini di compattezza ed efficienza termica.
2. Scambiatori a piastre:
◦ Compatti e con un’elevata efficienza.
◦ Meno adatti per applicazioni ad alta pressione.

Ci sono poi soluzioni avanzate, che fanno ricorso a nuove tipologie di scambiatori PCHE:
• PCHE (Printed Circuit Heat Exchangers) ovvero scambiatori microstrutturati:
◦ Soluzioni innovative che integrano più flussi termici, ideali per gas come l’idrogeno.

Confrontare queste diverse tecnologie di scambiatori, nello studio di un sistema di raffreddamento interstadio ottimale con compressori multistadio, è fondamentale per scegliere la soluzione più adatta a ogni applicazione industriale.

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