Presso il più importante produttore di dispositivi elettromedicali italiano ed europeo, lo scorso anno abbiamo effettuato un intervento volto al revamping del sistema di raffreddamento del reparto completo di stampaggio materie plastiche del cliente. In precedenza, il reparto produttivo era asservito da una linea di acqua a perdere e si è deciso di convertirlo in un sistema di raffreddamento a circuito chiuso con l’implementazione di refrigeratori di acqua condensati ad aria.
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.
Torniamo a parlare di scambiatori di calore PCHE (scambiatori a circuito stampato, printed circuit exchangers), di cui abbiamo già trattato in altri video sul canale Youtube di Tempco e in altri articoli. Qualche tempo fa abbiamo partecipato all’evento mcT Hydrogen, un evento molto interessante che ha mostrato e anticipato lo sviluppo delle tecnologie nel mercato dell’idrogeno per la sua distribuzione e compressione e in generale tutto ciò che fa riferimento alla tecnologia dell’idrogeno.
Durante mcTER abbiamo avuto molti contatti interessanti, ed in particolare riguardanti l’applicazione degli scambiatori PCHE che, come ho spesso spiegato, è sicuramente importante. Un’applicazione peculiare è legata al raffreddamento del gas negli scambiatori multistream.
Per la compressione e distribuzione dell’idrogeno vengono utilizzati compressori multifase per aumentare il livello di pressione dell’idrogeno. L’idrogeno, tra una fase e l’altra, deve poi essere raffreddato perché altrimenti raggiunge livelli che superano le tolleranze dei componenti meccanici dei compressori, quindi pistoni, cilindri e il compressore stesso.
Vengono pertanto utilizzati i cosiddetti scambiatori interstadio, scambiatori di calore intesi a raffreddare il gas tra le diverse fasi. Chiaramente l’idrogeno durante la fase di compressione raggiunge temperature elevate ma anche livelli di pressione molto elevati, ben superiori a quelli degli altri gas industriali normalmente utilizzati. E’ quindi necessario impiegare scambiatori di calore adeguati, e opportunamente dimensionati per questo tipo di applicazione.
Normalmente vengono utilizzati scambiatori a fascio tubiero, perché sono in grado di resistere a livelli di pressione elevati. Gli scambiatori di calore a piastre, anche quelli saldobrasati, difatti non raggiungono i livelli di pressione richiesti perché, ad esempio, gli scambiatori a piastre saldobrasati per CO2, possono raggiungere una pressione massima di esercizio di 140 bar. Sicuramente un livello di pressione notevole, ma non sufficiente per i livelli richiesti in un compressore per idrogeno.
La soluzione è utilizzare gli scambiatori PCHE, che sono molto compatti e garantiscono le caratteristiche meccaniche adeguate per questo tipo di applicazione. In aggiunta, gli scambiatori PCHE possono essere realizzati in esecuzione multi-stream. Possiamo quindi realizzare gli scambiatori come multistream, e quindi interstadio in un unico scambiatore, avendo un solo scambiatore che funziona come scambiatori multifase per tutte le fasi di compressione.
L’applicazione è molto interessante, molto particolare, e in Tempco l’abbiamo già implementata.
Per un’importante acciaieria nella provincia milanese, in Tempco abbiamo di recente portato a termine l’operazione di revamping di una serie di scambiatori di calore a piastre. L’intervento ha interessato degli scambiatori con connessioni DN250 e nel complesso ha richiesto la pulizia di più di 1.500 piastre.
Per alcuni modelli ormai vetusti degli scambiatori in uso presso l’impianto di produzione del cliente, dopo un survey portato a termine con la collaborazione dell’ufficio manutenzione, si è deciso di procedere alla sostituzione integrale dei pacchi di piastre.
Altri scambiatori più recenti sono invece stati completamenge rigenerati, mediante lavaggio delle piastre e la sostituzione delle guarnizioni. L’operazione si è conclusa nel giro di 3 mesi, sfruttando a fasi alterne i fermi delle linee produttive, in modo da consentire continuità operativa al cliente e per riportare alla piena efficienza di scambio termico gli scambiatori.
Il recupero termico negli impianti tessili, in particolare nei bagni di tintura, rappresenta una soluzione efficiente per ridurre i costi energetici e migliorare la sostenibilità ambientale nel settore tessile. Per questo tipo di applicazione, gli scambiatori di calore a piastre free flow sono strumenti ideali per recuperare l’energia dall’acqua calda utilizzata nei processi di tintura dei tessuti.
Nei bagni di tintura, l’acqua calda è essenziale per garantire una colorazione uniforme e di alta qualità. Tuttavia, questo processo genera grandi quantità di acqua calda residua che, se non recuperata, comporta un elevato spreco energetico. Gli scambiatori di calore a piastre free flow sono progettati per gestire fluidi con alto contenuto di solidi e viscosità, come quelli tipici dei bagni di tintura.
Questi scambiatori offrono una serie di vantaggi:
• Alta efficienza di scambio termico: le piastre aumentano l’area di contatto tra i fluidi, migliorando il trasferimento di calore.
• Bassa manutenzione: la progettazione free flow riduce il rischio di intasamenti e incrostazioni.
• Flessibilità: possono essere adattati a diverse condizioni operative e flussi.
L’applicazione degli scambiatori free flow per il recupero energetico negli impianti tessili prevede quindi i seguenti passaggi:
Installazione: gli scambiatori di calore vengono installati tra il serbatoio di raccolta dell’acqua calda residua e il sistema di riscaldamento.
Recupero di calore: l’acqua calda residua passa attraverso le piastre, cedendo il suo calore all’acqua fredda in ingresso.
Riutilizzo dell’energia: l’acqua riscaldata viene riutilizzata nel processo di tintura o in altri processi industriali, riducendo il consumo di energia primaria.
Diversi sono infine i benefici che è possibile ottenere:
• Risparmio energetico: significativa riduzione del consumo di energia primaria.
• Riduzione delle emissioni di CO2: minore dipendenza da fonti energetiche fossili.
• Ottimizzazione dei costi operativi: vengono ridotte le spese energetiche e di gestione dell’impianto.
L’implementazione di scambiatori di calore a piastre free flow nei bagni di tintura degli impianti tessili è pertanto una interessante ed efficace strategia per il recupero termico. Questo approccio non solo migliora l’efficienza energetica e riduce i costi, ma contribuisce anche alla sostenibilità ambientale, rendendo l’industria tessile più competitiva e responsabile.
Recentemente abbiamo fornito una serie di torri evaporative a circuito aperto per la nuova sede in Italia di una importante società farmaceutica. Le torri nel loro insieme hanno una potenzialità di circa 10 MW per il sistema di raffreddamento dei nuovi impianti produttivi green dell’azienda.
Le torri di raffreddamento realizzate da Tempco sono di tipo modulare package, e sono state fornite in versione speciale, con vasche di raccolta progettate per essere installate in quota con scarichi a gravità per raccogliere l’acqua raffreddata nei vasconi esistenti in cemento armato, con l’obiettivo di contenere i costi delle opere civili e diminuire i tempi di messa in servizio del nuovo impianto.
La fornitura delle torri di raffreddamento comprendeva anche i quadri di controllo, dotati di inverter per la gestione energetica dei ventilatori, che consentono di ottenere un risparmio energetico grazie all’utilizzo mirato e intelligente della potenza.
La rapida e continua evoluzione delle tecnologie di AI, reti 5G e sistemi di calcolo ad alte prestazioni, o high performance computing (HPC) richiedono in parallelo la disponibilità di data center sempre più efficienti e performanti, per soddisfare il forte aumento della domanda.
La crescita dei data center spinge quindi la richiesta di tecnologie di raffreddamento più efficienti, tra cui emergono le più innovative soluzioni di raffreddamento a liquido o per immersione. Un esempio italiano prestigioso è il recente Green Data Center inaugurato ad aprile scorso presso l’Università di Pisa, che ha consentito di raddoppiare la capacità computazionale disponibile adottando tecnologie di ultima generazione e soluzioni di raffreddamento a liquido, incrementando l’efficienza energetica dell’infrastruttura.
Gli scambiatori di calore svolgono un ruolo chiave nei sistemi di raffreddamento dei server nei data center. In particolare, gli scambiatori a immersione TCOIL di Tempco possono offrire soluzioni personalizzate per integrarsi con i sistemi di raffreddamento esistenti. Questi speciali scambiatori possono infatti essere utilizzati per ottimizzare il raffreddamento a liquido dei data center, anche ad esempio in applicazioni che sfruttano il sistema Liebert® XDU di Vertiv o la soluzione HyperCool di Zutacore, entrambe impiegate nel Green Data Center nell’ateneo pisano, utilizzando i TCOIL in funzione di free cooling, immersi in fiumi, laghi o bacini in prossimità dei data center.
In Tempco abbiamo recentemente concluso la fornitura di una quantità di scambiatori per CO2, per un importante cliente che opera nel settore del district heating e delle tecnologie per il raffreddamento, impegnato nel fornire soluzioni sostenibili e innovative per il riscaldamento e il condizionamento.
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.
Dall’acqua all’energia, il costruttore di yach di lusso Baglietto porta il settore nautico nella transizione green sull’onda dell’elettrificazione e dell’idrogeno. Una rivoluzione in cui Tempco è coinvolta nella collaborazione con Baglietto, non solo nel progetto Baglietto Bzero, che impiega idrogeno green come fonte principale di energia per una navigazione a zero emissioni (il prototipo di power unit è attualmente in fase di test in porto), ma anche grazie alla propulsione ibrida in elettrico. Obiettivo, implementare la sostenibilità nella navigazione e nel comparto marittimo.
Il video sotto ci accompagna in un tour esclusivo nel nuovo modello T52 Hydrid Luxury di Baglietto, yacht dal design rivoluzionario in cui, oltre ai dettagli di stile tutto italiano, è anche possibile apprezzare le dotazioni tecnologiche all’avanguardia. Sembra davvero di entrare nella sala comando di Star Trek, ma siamo nella cabina di pilotaggio dello yacht, con avanzatissime strumentazioni elettroniche a bordo che comandano i sistemi di propulsione, pannelli touchscreen per il monitoraggio di tutti i sistemi e grandi pannelli con il sistema elettrico, radar e sistema AIS (Automatic identification system) per il check dello stato di navigazione.
Elettronica a bordo in quantità enorme dunque, anche nella sala motori, in cui si viene accompagnati verso la fine del video, e che necessita di sistemi di raffreddamento adeguati. L’incursione consente di apprezzare le caratteristiche della propulsione ibrida dello yacht, che impiega due motori elettrici e consente la navigazione in modalità ibrida o full electric.
Scambiatori di calore a piastre e idrogeno. Tutti parlano di idrogeno ultimamente, in ogni campo. Questo perché l’idrogeno rappresenta una valida fonte di energia e di propulsione per il prossimo futuro all’insegna della sostenibilità. Chiaramente parliamo di idrogeno verde.
Parliamo allora delle applicazioni di raffreddamento, riscaldamento, termoregolazione e termostatazione dell’idrogeno, solitamente attività di raffreddamento, utilizzando scambiatori di calore a piastre.
La molecola dell’idrogeno è una molecola ‘furba’. È una molecola molto piccola che può passare attraverso qualsiasi cosa, quindi è necessaria la massima attenzione per garantirne la tenuta.
Innanzitutto diciamo che solitamente l’idrogeno viene trattato a temperature molto basse per garantirne lo stoccaggio, con livelli di pressione molto elevati. Pertanto sono necessari scambiatori con un ampio intervallo di temperature di esercizio e anche un ampio intervallo di pressioni di esercizio. Tipicamente questi possono essere scambiatori di calore a piastre.
Come visto in altri video nel nostro canale Tempco YouTube, i PCHE, scambiatori di calore a circuito stampato, realizzati con l’innovativa tecnologia diffusion bonding, sono la soluzione ideale per questo tipo di applicazioni. Soprattutto quando le pressioni in gioco sono molto elevate.
Ma esiste anche una serie di altre applicazioni che possono essere realizzate con gli scambiatori di calore a piastre tradizionali, simili a quelli di tipo saldobrasato. Simili perché infatti devono avere una serie di caratteristiche peculiari per resistere a pressioni più elevate. In Tempco disponiamo di una serie di scambiatori a piastre saldobrasati utilizzati per applicazioni con la CO2 in grado di sopportare un livello di pressione di esercizio di 140 bar, ottimi anche per le tecnologie dell’idrogeno. Chiaramente, impiegati a determinati livelli di pressione e temperatura.
Sicuramente l’argomento meriterebbe una discussione più approfondita e più ampia, ma voglio stimolare la vostra curiosità e i vostri commenti per vedere se c’è interesse a riguardo, in modo poi da approfondire discutendo anche delle varie tipologie di scambiatori di calore.
Lo sviluppo di soluzioni per il raffreddamento efficiente nelle applicazioni con celle a combustibile a idrogeno è emblematico del forte impegno green di Tempco profuso a sostegno delle rinnovabili e per accelerare la transizione energetica nel mondo industriale. Un impegno che porta a un livello ancora più avanzato lo studio di soluzioni volte a massimizzare l’efficienza energetica nei processi di gestione dell’energia termica e di termoregolazione nell’industria di processo, abbracciando anche nuove applicazioni nella mobilità sostenibile.
A questo riguardo, tratta degli scambiatori PCHE (printed circuit heat exchangers) l’articolo dedicato a Tempco nel numero dello scorso gennaio della rivista ICP magazine. Questi speciali scambiatori a spiastre saldobrasati, ottenuti grazie a un innovativo processo di saldatura per diffusione allo stato solido, chiamato diffusion bonding, consentono di ottenere scambiatori di calore molto compatti, ad altissima efficienza e caratterizzati da una estrema robustezza del pacco piastre. Gli scambiatori PCHE sono pertanto in grado di soddisfare gli sfidanti requisiti applicativi delle tecnologie che sfruttano l’idrogeno nelle celle a combustibile, potendo lavorare a livelli estremi di pressione e temperatura, in un range che va da temperature criogeniche a -250° C fino a +400° C, o anche oltre utilizzando leghe molto particolari.
A prescindere dal tipo di tecnologia di elettrolisi impiegata, Tempco è quindi in grado di fornire soluzioni termiche di alto valore per apparecchiature di elettrolisi, elettroliti, raffreddamento di fluidi di lavoro e recupero di calore del sistema. Un interessante progetto in corso riguarda l’implementazione di questi scambiatori per il raffreddamento dell’elettronica di potenza nello yacht a zero emissioni Bzero realizzato da Baglietto, che impiega la tecnologia fuel cell con idrogeno green ricavato dall’acqua di mare.
TEMPCO studia e realizza sistemi e soluzioni per il raffreddamento, riscaldamento, termoregolazione e scambio termico, nei differenti processi produttivi industriali.
