Gli F-GAS sono gas frigorigeni, sostanze essenziali per il funzionamento di una serie di apparecchiature, come condizionatori d’aria e pompe di calore, sistemi antincendio a gas e chiller e impianti di refrigerazione.

Il nuovo regolamento impone nello specifico caso dei chiller limiti molto severi a partire dal primo gennaio 2027, per quanto concerne i nuovi impianti. I limiti si basano sul cosiddetto GWP, Global Warming Potential, e richiedono la dismissione dell’utilizzo di alcune tipologie di F-GAS e di contro il passaggio a gas a basso impatto ambientale o l’utilizzo di refrigeranti naturali.

I limiti nell’utilizzo di gas frigorigeni imposti per i chiller di nuova produzione variano quindi a seconda della potenza:

• Fino a 12 kW di potenza: dal 1° gennaio 2027, divieto assoluto di utilizzare gas fluorurati con un GWP pari o superiore a 150 (salvo specifiche deroghe quando sia necessario soddisfare requisiti di sicurezza).
• Oltre 12 kW di potenza: dal 1° gennaio 2027, è consentito l’uso di refrigeranti fluorurati esclusivamente con un GWP inferiore a 750.
• Dal 1° gennaio 2032: è previsto un ulteriore inasprimento del regolamento, con il divieto totale di utilizzare qualsiasi gas fluorurato.

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Le centraline di termoregolazione per impiego nelle linee di produzione del comparto alimentare e delle bevande devono di conseguenza rispondere a severi requisiti in termini di materiali e progettazione, con design igienico delle apparecchiature. Grazie a una verifica effettuata presso un ente notificato per la certificazione dei componenti interni delle nostre centraline di termoregolazione TREG, Tempco potrà dunque fornire centraline di termoregolazione certificate IP55. La certificazione IP55 di un componente indica nello specifico il livello di protezione di un dispositivo dall’ingresso di polvere e liquidi.

Si tratta di un importante ulteriore tassello che va a completare l’offerta di soluzioni per il controllo della temperatura nel settore food & beverage, in cui Tempco ha già una varietà di importanti e interessanti referenze, dalla lavorazione del cioccolato alla pasta, dai prodotti dolciari a latte, vino e birra, solo per citare alcuni esempi. La possibilità di offrire componenti interni delle nostre centraline realizzati specificamente con grado di protezione IP55, in modo da soddisfare le esigenze del mercato food & beverage che richiede la possibilità di lavare le apparecchiature con getti d’acqua, apre quindi una varietà di nuove opportunità applicative per Tempco, per servire ancora più da vicino le esigenze di termoregolazione nell’industria alimentare.

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Un impianto non correttamente verificato può andare incontro, nei mesi estivi, a una serie di problematiche tra loro collegate:

• Riduzione della capacità di raffreddamento, con impossibilità di mantenere le condizioni di processo richieste
• Aumento dei consumi energetici, perché l’impianto lavora fuori condizione per compensare le inefficienze
• Allarmi e fermi improvvisi, spesso nei momenti di picco produttivo
• Perdita di efficienza del processo a valle, con ricadute su qualità e produttività

Per affrontare i carichi estivi in sicurezza, è opportuno pianificare con anticipo una verifica sistematica dell’impianto. I principali punti da controllare sono i seguenti.

Pulizia e stato degli scambiatori di calore. Le superfici di scambio termico devono essere pulite e prive di depositi o incrostazioni. Anche uno strato sottile di fouling può ridurre sensibilmente il coefficiente globale di scambio U, degradando le prestazioni nominali dell’unità. La verifica deve includere sia il lato processo che il lato servizio.

Circuito idraulico e qualità dell’acqua. Incrostazioni nelle tubazioni, corrosione localizzata e degrado della qualità dell’acqua di raffreddamento sono tra le cause più frequenti di problemi durate il periodo estico. È importante controllare il pH, la durezza e la concentrazione di eventuali inibitori, oltre a verificare la corretta circolazione nei circuiti.

Componenti di ventilazione e condensazione. Nei dry cooler e nelle torri evaporative, la sezione di condensazione è la prima a risentire delle alte temperature esterne. Verificare il funzionamento corretto dei ventilatori, la pulizia del pacco alettato e l’assenza di ostruzioni al flusso d’aria è fondamentale per non penalizzare la capacità dell’unità.

Controllo funzionale generale. La verifica deve concludersi con un controllo funzionale complessivo: taratura dei controlli di temperatura e pressione, stato dei componenti di regolazione, gestione degli allarmi e verifica della corretta sequenza di funzionamento nelle condizioni di picco.

Una manutenzione preventiva condotta prima dell’estate permette di identificare e risolvere le criticità quando c’è ancora tempo per farlo con calma, evitando interventi in emergenza durante i periodi di massima produzione.

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Tra le soluzioni di raffreddamento offerte da Tempco per i data center, particolare attenzione è rivolta alle più innovative tecnologie di raffreddamento a liquido, che offrono maggiore efficienza nella dissipazione del calore generato dai chip – e quindi una migliore regolazione della temperatura – grazie alla migliore conduttività dei liquidi rispetto alle tradizionali soluzioni di raffreddamento ad aria. Gli scambiatori saldobrasati Tempco fungono quindi da tecnologia chiave per le CDU – Coolant distribution units – impiegate nel raffreddamento a liquido dei data center ad alte prestazioni, strategico per ridurre l’impatto ambientale dei data center, aumentandone la sostenibilità e migliorando l’efficienza dei consumi energetici (PUE, power usage effectiveness).

La migliore gestione termica resa possibile dal raffreddamento a liquido permette inoltre ai data center di funzionare a densità di potenza più elevate, mantenendo alte prestazioni e affidabilità.

Il raffreddamento a liquido di server e dispositivi elettronici impiega fluidi dielettrici, compatibili per il contatto diretto con chip e apparecchiature elettroniche, nel caso del raffreddamento a immersione diretta, o per applicazioni cold plates. Le cold plates sono particolari componenti impiegati nel raffreddamento a liquido di componenti elettronici, realizzati in metalli ad alta conducibilità termica (in genere rame o alluminio). Il chip o componente elettronico che si surriscalda è fissato direttamente alla cold plate, e il calore passa a questa per conduzione. Al suo interno il liquido refrigerante scorre in particolari strutture a micro canali, che aumentano enormemente la superficie di contatto con il metallo surriscaldato. Il liquido assorbe quindi il calore e, per mezzo di una piccola pompa, viene spinto fuori dalla cold plate verso uno scambiatore di calore o un chiller.

Oltre alla superiore efficienza di dissipazione del calore generato dai server, il raffreddamento a liquido offre anche un altro vantaggio fondamentale, ovvero la compattezza, consentendo di realizzare strutture di calcolo ad alta densità nei data center risparmiando spazio di installazione. La gamma di scambiatori saldobrasati Tempco per raffreddamento a liquido nei data center offre quindi dimensioni molto compatte, che permettono una facile integrazione nelle CDU all’interno dei rack o nelle architetture in-row, che possono servire fino a 10 rack.

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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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Il controllo attento delle rampe di temperatura, in riscaldamento e raffreddamento, è cruciale perché avvengano le reazioni chimiche tra gli ingredienti nelle ricette di produzione del settore pharma, essenziali per l’efficacia e la qualità del prodotto finito e dei principi attivi.

La centralina in questione consente nello specifico di raggiungere una temperatura massima di lavoro di 300° C, grazie a una potenza di riscaldamento installata di 300 KW, con sezione di raffreddamento ad acqua. L’efficienza dell’impianto è garantita dalla regolazione modulante della potenza nella termoregolazione del reattore, che avviene mediante l’impiego di SCR tiristori. La centralina TCU è infine dotata di vaso di espansione remoto con una capacità di 1.500 litri.

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Le turbine a gas sono infatti estremamente sensibili alle condizioni del fluido, in termini di temperatura, densità e stabilità del profilo termico. In molte applicazioni industriali (power generation, oil & gas, LNG, hydrogen-ready plants) un controllo fine della temperatura del gas è essenziale per migliorare l’efficienza, ridurre le instabilità operative e proteggere la macchine nelle condizioni transitorie. Ed è qui che entra in gioco il Gas Turbine Performance Heater.

Un Gas Turbine Performance Heater è in sostanza uno scambiatore progettato per il preriscaldamento del gas (aria, fuel gas, process gas), garantendo un ΔT controllato, elevata affidabilità e spesso in condizioni di alta pressione e servizio continuo. Tipiche applicazioni includono il fuel gas conditioning, intake air heating e sistemi di recupero di calore da circuiti olio/acqua calda/waste heat recovery.

Tempco propone gli scambiatori PCHE come particolarmente adatti a questo ruolo, in quanto consentono notevoli vantaggi chiave rispetto a soluzioni tradizionali (shell&tube):

• Elevata compattezza
• Resistenza a pressioni elevate (decine / centinaia di bar)
• Perfetta stabilità termica anche con gradienti rapidi
• Minimo accumulo di fluido → sicurezza + risposta veloce
• Geometria dei canali ottimizzabile sul punto di lavoro reale

In applicazioni ‘performance-driven’ della turbina, questo fa la differenza.

PCHE + Turbine: un matrimonio tecnico intelligente
Nel ruolo di performance heater, il PCHE permette quindi:

• Controllo molto preciso della temperatura gas in ingresso
• Basse perdite di carico (se correttamente progettato)
• Integrazione semplice in skid compatti
• Funzionamento affidabile anche in:
  ◦ ambienti offshore
  ◦ cicli start/stop frequenti
  ◦ condizioni severe (H₂ blend, gas secchi, LNG boil-off)

Quando il focus è performance + affidabilità, il PCHE è spesso la scelta più ‘ingegneristica’, non solo la più compatta.

Un doppio vantaggio lo si ottiene quindi quando l’aumento delle performance viene raggiunto implementando un sistema di recupero termico: è qui che l’applicazione si fa molto interessante, quando il PCHE viene alimentato da:

• circuiti di recupero calore
• jacket water
• olio caldo
• waste heat di processo

Il risultato che si ottiene è un aumento del rendimento complessivo dell’impianto, la riduzione dei consumi ausiliari e un miglior controllo operativo della turbina.

Tempco si pone quindi come partner tecnologico strategico per lo sviluppo e l’implementazione di questo genere di applicazioni, fornendo non solo la tecnologia ma anche supporto per la parte di ingegneria, nella definizione del duty reale, per la verifica delle perdite di carico lato turbina – tema assai critico -, provvedendo quindi all’integrazione dei PCHE in skid completi e al dialogo tecnico con EPC e OEM turbine. Il PCHE non è infatti un componente standard, ma una soluzione da cucire sull’impianto.

In conclusione, l’impiego dei PCHE come Gas Turbine Performance Heater rappresenta una naturale evoluzione molto innovativa delle applicazioni ad alte prestazioni nel settore oil & gas, che risponde in maniera molto concreta alle esigenze di compattezza, sicurezza e controllo. Rappresentando un perfetto esempio di ingegneria termica applicata, come soluzione speciale e non standard a catalogo.

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Tempco ha nel suo portafoglio di applicazioni già numerose centraline di termoregolazione realizzate per soddisfare le specifiche esigenze del controllo delle temperature nello stampaggio di componenti in fibra di carbonio. Nello specifico, quella nella foto sotto è una centralina di termoregolazione che abbiamo fornito di recente a un’azienda in provincia di Bergamo, specializzata nella realizzazione di componenti in fibra di carbonio custom per vetture ad alte prestazioni, ma anche per altri utilizzi.

Diverse sono le applicazioni delle centraline TCU di Tempco per le applicazioni automotive, per cui supportiamo il cliente nella definizione del design e dell’ingegnerizzazione in ottica DFM (design for manufacturing), con l’obiettivo di raggiungere il perfetto equilibro e l’armonia su entrambi i fronti. Massimizzando la resa estetica e al contempo le prestazioni meccaniche e strutturali dei componenti.

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Si tratta di un ulteriore importante tassello verso la realizzazione del progetto Bzero di Baglietto, una vera e propria ‘promessa fatta al mare’ dal costruttore, volta a implementare un modulo di produzione di idrogeno verde sui suoi yacht per la navigazione a zero emissioni. Utilizzando acqua di mare filtrata e deionizzata, Bzero potrà infatti produrre idrogeno con un grado di purezza di grado 5.0 a una pressione massima di 35 bar, utilizzando un sistema di elettrolizzatori AEM (per una potenza totale di circa 55 kW), alimentati principalmente da energia proveniente da fonti rinnovabili.

Lo yacht a zero emissioni per la navigazione sostenibile di Baglietto sfrutta infatti il fotovoltaico per alimentare gli elettrolizzatori, che producono idrogeno verde direttamente dall’acqua di mare. Questi alimentano a loro volta un sistema di celle a combustibile PEM a bordo, abilitando la navigazione in modalità full-electric o ibrida. Il tipo di propulsione viene selezionata in automatico dagli avanzati sistemi di navigazione dello yacht per assicurare di volta in volta il massimo equilibrio tra prestazioni ed efficienza. I sistemi di raffreddamento forniti da Tempco, tra i partner del progetto, svolgono quindi un compito chiave in tutto il processo, ovvero la regolazione precisa, costante e affidabile della temperatura di tutti gli elementi di elettronica di potenza a bordo dello yacht.

Scendendo più in dettaglio, come riportato nel sito di Baglietto, l’idrogeno prodotto viene immagazzinato allo stato solido, a bassa pressione e temperatura ambiente, all’interno di bombole di idruri metallici (stoccaggio MH). Il processo di stoccaggio e rilascio dell’idrogeno è gestito da un sistema di gestione termica che riscalda gli idruri metallici durante la scarica e li raffredda durante la ricarica. L’energia termica necessaria viene recuperata dal calore generato da un modulo a celle a combustibile di tipo PEM, di circa 185 kW, che utilizza l’idrogeno come combustibile per produrre energia elettrica a zero emissioni e zero rumore. La potenza generata viene regolata tramite un convertitore DC/DC su un bus centrale a 700 V DC, una soluzione già testata sugli yacht Baglietto dotati di tecnologia ibrida. Collegato in parallelo alla cella a combustibile sullo stesso bus è un set di batterie agli ioni di litio progettate per assorbire i picchi e le improvvise variazioni della domanda di energia da parte dell’utente.

Le operazioni condotte nel prototipo creato in porto hanno l’obiettivo di ottimizzare gli aspetti tecnici per ottenere le necessarie certificazioni da parte di RINA, per le operazioni di rifornimento delle bombole di idrogeno e velocizzare la procedura, garantendo al contempo i più alti livelli di sicurezza del processo.

Fonte immagini: Baglietto Bzero

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