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Acqua di torre e parametri tipici

Durante il funzionamento di una torre di raffreddamento, parte dell’acqua evapora. Per questa ragione, tale tipo di macchina termica viene anche chiamata Evaporative cooler, o condensatore evaporativo.

In una torre evaporativa l’acqua da raffreddare cade dall’alto, incontrando l’aria in risalita che circola all’interno della torre. Essendo l’aria a temperatura inferiore rispetto a quella dell’acqua, e auspicabilmente secca e con basso tasso di umidità, lo scambio tra aria e acqua provoca l’evaporazione di parte dell’acqua, con sottrazione di calore pari alla quantità di energia termica richiesta perché il passaggio di stato da liquido a gassoso avvenga.

Poiché l’evaporazione riguarda solamente l’acqua, la conseguenza è un aumento della concentrazione di minerali, sali e carbonati in circolazione.

Il livello ammissibile di concentrazione è 3, significa tre volte la concentrazione iniziale di un dato componente.

Quando si oltrepassa questo livello, aumenta di pari passo il rischio di depositi dei solidi sospesi e dei sali sulle componenti della torre di raffreddamento, in particolare all’interno dei pacchi di scambio.

Le conseguenza saranno:

  • diminuzione della capacità di raffreddamento della torre
  • aumento del peso dei pacchi di scambio (che si intaseranno in modo crescente ed esponenziale)

Per evitare queste implicazioni vi sono due sistemi:

  1. sostituzione periodica dell’acqua in ricircolo nell’impianto (metodo non controllabile ed impreciso)
  2. installare impianti di addolcimento e condizionamento chimico dell’acqua

La cura per la condizione dell’acqua di raffreddamento assicura un funzionamento duraturo e affidabile di torre di raffreddamento.

Di seguito riportiamo una tabella dei valori tipici dell’acqua di raffreddamento. In caso di superamento dei vari singoli parametri si suggerisce di installare un sistema di condizionamento e trattamento delle acque.

WATER PARAMETERS

WATER TREATMENT COOLING TOWER

Scambiatori a piastre da 1/2″ fino a 20″

Ogni tanto penso sia utile ricordare che le opzioni per poter utilizzare gli scambiatori a piastre sono veramente molteplici e consentono l’utilizzo in tantissime differenti applicazioni…ho riletto le caratteristiche e…

 

Gli scambiatori di calore a piastre ispezionabili serie T PLATE P, sono composti da un telaio di contenimento che puo’ essere in acciaio verniciato o in acciaio inossidabile (per applicazioni alimentari o farmaceutiche), con una serie di piastre complete di guarnizioni applicate con sistema a clip, con differenti lunghezze termiche, profondità di stampaggio ed angoli di incrocio.

Materiali piastre standard

AISI 304, AISI 316, TITANIO, TITANIO/PALLADIO, 254SMO, HASTELLOY C276, INCONEL, MONEL

Materiali guarnizioni standard

  • NITRILE
  • NITRILE PEROSSIDO
  • EPDM
  • EPDM PEROSSIDO
  • GOMME FLUORURATE
  • FPM
  • PTFE

Tipologia di guarnizioni

AD INCASTRO (CLIP), IMBUSTATE

Gamma piastre standard

Connessioni da DN25 fino a DN500
Standard connessioni:

  • filettate gas maschio/femmina UNI e/o BSP,
  • flangiate UNI, ANSI, SAE
  • TRICLAMP, per esecuzioni alimentari e farmaceutiche

Pressioni da PN6 fino a PN25, full vacuum
Temperature da -50°C fino a +200°C

Telai

  • Acciaio al carbonio verniciato
  • Cicli di verniciatura speciali su base epossidica per ambienti aggressivi e/o marini
  • Verniciatura antiacido
  • Verniciatura teflonata
  • Cicli speciali per ambienti alimentari
  • Acciaio inox multipassaggio per esecuzioni alimentari
  • Multisezione per pastorizzatori
  • Twin unit

Tiranteria

  • Acciaio al carbonio zincato
  • Acciaio inox con bulloneria in ottone per esecuzioni alimentari

Esecuzioni Speciali

  • Versioni sanitizzabili, con piastre elettrolucidate per applicazioni farmaceutiche
  • Esecuzione a doppia parete, realizzate attraverso lo stampaggio (insieme o separatamente) di due piastre sottili. Gli scambiatori di calore con piastre a doppia parete, possono essere utilizzati in tutte quelle applicazioni dove la miscelazione dei fluidi all’interno dello scambiatore è assolutamente da scongiurare. In caso di rottura di una delle due piastre il fluido finisce nell’intercapedine che separa la coppia di piastre, consentendo il rilevamento della perdita ed evitando la miscelazione.

TPLATE P1

Recupero di calore da vapore

Nelle centrali di produzione di energia con turbine a vapore, vengono impiegati enormi scambiatori a fascio tubiero come condensatori. Il loro impiego è praticamente inevitabile e direi forzato per via delle condizioni di progetto e di lavoro necessarie.

Sicuramente si possono operare degli interessanti recuperi energetici, da spillamenti e cascami di vapore esausto, di qualità inferiore, inserendo degli scambiatori a piastre.

Abbiamo inserito alcuni scambiatori su applicazioni similari, che grazie alle notevoli dimensioni delle connessioni, DN300 e DN500, consentono di gestire portate di vapore a bassa pressione importanti.

Nello specifico, abbiamo inserito due coppie di scambiatori per il recupero energetico, sfruttando vapore a bassa pressione da spillamento, recuperando rispettivamente:

  • DN300 piastra tipo TCP9A – 15MW
  • DN500 piastra tipo TCPZZ – 25MW

in entrambi i casi il cliente ha preferito inserire una coppia di scambiatori, per poter contare in ogni momento su uno spare almeno del 75% (2 scambiatori per il 150% della duty complessiva), anche in caso di manutenzione fuori programma.

steam condenser phe

Abbattimento sfiati da reattori

L’abbattimento di sfiati di solventi su reattori nell’industria chimico farmaceutica è una applicazione ben conosciuta.

Solitamente viene attuata mediante scambiatori a fascio tubiero ma da alcuni anni ormai abbiamo implementato questa applicazione con scambiatori a piastre.

Esistono genericamente due tipologie di applicazioni consolidate:

La ragione per cui si utilizzano questi scambiatori e non ad esempio gli ispezionabili, è legata alla necessità di avere una perfetta tenuta dia in pressione, che peraltro è genericamente molto bassa, che soprattutto in condizioni di lavoro “full vacuum”.

Solitamente progettiamo e forniamo scambiatori saldobrasati full inox, mentre per i semisaldati la tecnologia più applicata vede applicate guarnizioni rivestite in PTFE. In entrambi i casi la scelta è giustificata dalla richiesta di resistenza agli agenti chimici corrosivi, nei confronti di altri materiali.

Vent condenser plate heat exchanger semiwelded

Torri evaporative nella Cogenerazione

Da un recente rapporto dell’Energy & Strategy Group del Politecnico di Milano vengono alcuni dati davvero interessanti sul fabbisogno industriale di energia termica in Italia.

Pare infatti che nel 2014 la nostra industria abbia assorbito circa il 41% degli oltre 680 TWh di energia termica consumati nel nostro Paese. Ciò equivale a una media nel consumo annuo di 700 MWh per ciascun utente industriale, che corrisponde a una bolletta termica di circa 50.000 euro per singolo utente.

Non poco, soprattutto se si pensa che gran parte di questi soldi potrebbero essere recuperati con soluzioni quali cicli ORC, cogenerazione e scambiatori di calore, per un mercato dell’efficienza energetica nei consumi termici industriali che in Italia potrebbe valere un miliardo di euro l’anno.

cogenerazione motore olio palma

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Raffreddamento di compressori di processo

I compressori d’aria a servizio di processi industriali, sono apparecchiature molto delicate e sofisticate, che necessitano di sistemi di raffreddamento affidabili ed efficienti.

Proprio in questi giorni stiamo terminando i collaudi per 3 sistemi di pompaggio per il raffreddamento di compressori che saranno installati in ambito petrolchimico, per una azienda statunitense leader nel settore.

Visto l’ambiente particolarmente gravoso ed aggressivo, abbiamo realizzato la verniciatura secondo specifica C5M per ambienti aggressivi. Tutti i componenti del sistema sono di origine europea per richiesta specifica del cliente.

Il sistema è stato progettato con elevato grado di sicurezza, con ridondanze attive e passive.

Termoregolazione e materiali sintetici

Subito dopo la ripresa di settembre, abbiamo messo in marcia due interessanti impianti di termoregolazione, entrambi installati su presse per la produzione di guarnizioni in gomma e materiali sintetici.

In entrambi i casi, le centraline vanno a sostituire obsoleti impianti di riscaldamento a vapore ed entrambi sono realizzati ad olio diatermico, massima temperatura di esercizio 265°C.

La peculiarità che rende interessanti questi due impianti è la necessità evidenziata dal cliente di poter regolare la temperatura dei diversi piani della pressa, con set-point differenti.

treg termoregulating unit for diathermic oil

In pratica il cliente ci ha spiegato che ha la necessità di produrre contemporaneamente diverse mescole di gomma, che richiedono quindi differenti temperature di vulcanizzazione e/o reazione.

 

Dopo una attenta valutazione delle alternative percorribili, abbiamo optato per una soluzione “smart”, che prevede una singola centralina di riscaldamento, con la possibilità di modulare la potenza in funzione dell’effettivo carico termico richiesto, con una serie di dispositivi di regolazione della temperatura dei differenti piani della pressa.

Il risultato estremamente funzionale ed efficiente, ha messo il cliente nella condizione di avviare il budget per convertire tutte le presse di stabilimento a questo nuovo sistema di termoregolazione.

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Biogas, le utilities per la cogenerazione


Spesso abbiamo parlato di cogenerazione e biogas da queste pagine, nuovamente torno a parlarne volentieri, sollecitato dalle richieste che ci sono arrivate a fronte di 8 nuovi impianti che stiamo consegnando in questi giorni.

In questo caso specifico si tratta di impianti destinati al mercato nord-americano, che andranno ad operare all’interno di impianti agro-industriali, per la produzione di energia elettrica e termica.

Nello specifico il cliente ci ha commissionato gli scambiatori/condensatori, nella versione più resistente alla corrosione, infatti oltre ai tubi ed alle testate, anche il mantello viene realizzato in acciaio inossidabile.

Gli scambiatori verranno accoppiati direttamente ai separatori di condensa, che sono stati dimensionati per contenere al massimo le perdite di carico, i tubi stessi degli scambiatori sono di diametro maggiorato.

 separatore biogas separator

biogas exchanger

Termoregolatori ad olio diatermico, la gestione degli sfiati

Gestione degli sfiati d’aria dell’impianto

E’ importante infine, per il buon funzionamento e l’affidabilità a lungo termine di un impianto di termoregolazione a olio diatermico, che non vi siano bolle d’aria nel circuito dell’olio ad alta temperatura, in quanto questo porta a fenomeni di cavitazione che danneggiano le pompe e i componenti dell’impianto, causando oltre tutto una pessima regolazione della temperatura.

E’ pertanto opportuno, prima di far partire la centralina a pieno regime, effettuare cicli di sfiato dell’aria facendo girare a vuoto la pompa di circolazione, facendo salire la temperatura fino a 100° C e continuando con cicli a vuoto incrementando la temperatura a step successivi, fino ad assicurarsi che non vi sia più aria presente nell’impianto.

Come visto in anni di esperienza sul campo, il 90% dei problemi riscontrati in fase di avviamento di impianti a olio diatermico sono infatti sempre dovuti a una scorretta gestione degli sfiati d’aria.

treg expansion tank oil air vent, sfiati aria su centraline olio diatermico

Termoregolatori ad olio diatermico, la coibentazione

Coibentazione e punto di autoaccensione 

E’ meglio evitare il ricorso a isolanti capaci di assorbire eventuali perdite e trafilamenti di olio, che è invece opportuno siano liberi di scaricarsi in vasche di raccolta. Meglio piuttosto fare a meno dell’isolamento nelle zone a rischio: qualora l’olio ad alta temperatura finisca nei pori del materiale isolante, si innesca infatti il processo di ossidazione, che aggiungendo calore a quello già presente nell’isolamento contribuisce ad aumentare la temperatura dell’olio, con rischio che superi il punto di autoaccensione dell’olio diatermico, con sviluppo immediato di incendi. Il punto di flash e di fiamma di un olio diatermico sono rispettivamente i valori di temperatura ai quali i vapori prodotti da un olio si incendiano o producono una fiamma continua a contatto con una fonte di accensione (fiamma di gas o arco elettrico). Il punto di autoaccensione è quel valore al quale un fluido di scambio termico si incendia spontaneamente a contatto con l’aria, senza altre fonti di accensione.

Il vaso di espansione in centraline a vaso aperto deve essere inoltre posto a debita distanza dalle tubazioni di utilizzo (o in alternativa è bene che il tubo di collegamento sia opportunamente raffreddato), affinché l’olio nel vaso sia a temperature inferiori a 65/70° C, evitando fenomeni di ossidazione a contatto con l’aria e cracking dell’olio, con perdita delle sue caratteristiche e possibile intasamento degli impianti.

T REG coibentazione e sfiati aria su centralina di termoregolazione olio diatermico