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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La soluzione più semplice e meno invasiva per questa specifica applicazione è stato uno scambiatore TCOIL in acciaio inox immerso direttamente nella vasca. La soluzione non ha richiesto alcuna modifica alla macchina, permette lo scambio a contatto diretto con l’olio, e lo scambiatore viene alimentato con acqua di torre, chiller o pozzo.

Molteplici sono quindi i vantaggi offerti dalla soluzione proposta da Tempco per l’applicazione:

• Installazione minima: lo scambiatore a immersione TCOIL si inserisce nella vasca dell’olio da taglio, senza bisogno di modifiche alla macchina né tubazioni di processo aggiuntive.
• Contatto diretto con il fluido: lo scambio di calore avviene direttamente nell’olio, senza pompe o circuiti secondari lato processo.
• Materiali su misura: acciaio inox AISI 304/316 per resistere a olio, emulsioni e ambienti aggressivi.
• Alimentazione flessibile: la serpentina può essere alimentata con acqua di torre, di chiller o di pozzo; conoscere temperatura e disponibilità dell’acqua di raffreddamento è determinante per il dimensionamento.

Infine, il segreto di una soluzione che funziona, garantendo massima efficacia nel raffreddamento ed efficienza, sta a monte: misurare il carico termico reale (volume, ΔT, ore di lavoro) e dimensionare di conseguenza. A tal fine, prima di sviluppate la proposta, il team tecnico di Tempco procede sempre a un sopralluogo presso il cliente.

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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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Nel caso specifico, le batterie di scambiatori a immersione sono state installate nella vasca di equalizzazione, dove vengono scaricate le acque reflue generate dal processo produttivo della parboilizzazione, sostanzialmente costituite da acqua di macerazione del risone. Scopo dello scambiatore di calore a immersione custom è il recupero di calore dalle acque reflue, che viene poi sfruttato portando un doppio beneficio: in primo luogo, il calore recuperato consente il preriscaldamento di acqua di pozzo all’interno delle piastre alla massima temperatura possibile, ottenendo un importante risparmio energetico in termini di vapore non utilizzato. In seconda istanza, il calore recuperato mediante scambio termico serve al raffreddamento del refluo che viene poi inviato al processo di depurazione, offrendo un notevole beneficio per i trattamenti biologici che avvengono nel depuratore.

L’applicazione è stata realizzata in modalità custom e in retrofit, sfruttando alcune strutture già presenti nella vasca di equalizzazione del cliente. In particolare, sono stati sfruttati gli agitatori esistenti per moto fluido >= 0,1 m/s, creando una turbolenza gratuita che aumenta l’efficienza dello scambio termico. L’installazione delle batterie di scambiatori è stata quindi realizzata con ancoraggio su vecchi tubi di insufflaggio dismessi (2,0 x 2,6 m).

L’impianto consentirà nell’insieme un significativo risparmio energetico per il cliente, con circa 174 kW di calore recuperati (150.000 kcal/h), con un risparmio di vapore di 1.500-1.700 t/anno. Importante anche la scelta dei materiali per le piastre degli scambiatori, costruite in AISI 316L idoneo a garantire la resistenza alla corrosione (acque reflue senza cloruri critici, con pH 3.7-3.9). Il fouling da amidi presenti nelle acque reflue è stato gestito mediante un fouling factor conservativo (4E-4 m²K/W). Infine, in ragione della discontinuità del flusso del refluo – l’acqua reflua del processo viene scaricata ogni due ore, garantendo comunque un volume minimo di acqua sempre presente in vasca -, le prestazioni sono state calcolate sul 70% del teorico per determinare il ROI dell’impianto.

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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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Ci sono infatti applicazioni dove il fluido da raffreddare è aggressivo o l’ambiente è corrosivo: in questi contesti, un classico tubo in rame non basta. Servono batterie in acciaio inox, capaci di garantire durata e affidabilità anche in condizioni difficili. Altre volte la richiesta arriva dai codici di costruzione: realizzazioni conformi ASME, indispensabili per impianti destinati a settori regolamentati o a mercati dove la certificazione è un requisito imprescindibile.

Sono esempi concreti di come i dry cooler possano diventare apparecchi unici, pensati per esigenze molto specifiche. 
Proprio qui entra in gioco la filosofia Tempco: offrire soluzioni che non si limitano a ‘raffreddare’, ma che accompagnano il cliente rispondendo alle sue peculiari necessità di processo con la stessa logica del ‘tailor made’.

Un dry cooler, quindi, non è mai soltanto un dry cooler. Può diventare un elemento critico di affidabilità, sicurezza e prestazioni di processo, quando è progettato con materiali e codici adatti al contesto reale in cui dovrà operare.

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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.

L'articolo Centraline di termoregolazione certificate IP55 per il food & beverage proviene da Tempco Blog.