Recupero di calore negli impianti industriali

Termoregolare processi e macchinari e dissipare il calore prodotto sono esigenze di moltissimi settori industriali, ovunque si trovino macchine operatrici che impiegano grande lavoro meccanico per ottenere forza motrice, pressione idraulica, aria compressa, con collaterale produzione di energia termica. Questo calore sviluppato deve essere smaltito per evitare che i macchinari raggiungano temperature pericolosamente elevate che ne compromettono il funzionamento e la durata. Nello stesso momento in cui questo calore viene dissipato, si può però intervenire con semplici unità di recupero termico, che sono in grado di sfruttare l’energia residua per altri scopi, come il riscaldamento degli ambienti o dell’acqua sanitaria, aumentando drasticamente l’efficienza energetica negli impianti e riducendo gli sprechi.

Centrali idrauliche, motori endotermici e compressori d’aria sono tutti esempi di macchine operatrici a grande sviluppo di calore: ad esempio, nei motori endotermici l’olio idraulico che provvede alla corretta lubrificazione degli organi in movimento accumula calore asportandolo per contatto con i macchinari, che si riscaldano a causa del movimento meccanico o in seguito ai processi termici che avvengono negli impianti. L’olio idraulico provvede così anche al raffreddamento dei macchinari, essenziale per evitare deformazioni negli organi e nei componenti meccanici, ma deve essere a sua volta raffreddato smaltendo il calore accumulato, affinché mantenga le caratteristiche fisiche che assicurano la giusta lubrificazione degli organi in movimento abbassando il rischio di usura da attrito e di rottura. Vi sono inoltre impianti industriali che richiedono il mantenimento di determinate temperature, per assicurare livelli costanti di qualità nella produzione, richiedendo un’attenta termoregolazione industriale di processo.

Sono molte le industrie che producono elevate risorse di calore residuo ad alto contenuto energetico non sfruttato, che possono ottenere grandi vantaggi economici grazie all’installazione di un sistema di recupero termico: siderurgie, cementifici, fonderie, raffinerie, trattamenti termici, vetrerie, industrie chimiche, centrali termoelettriche e di power generation. Tutti esempi di industria ad alta intensità energetica, dove impiegando unità di recupero termico è possibile valorizzare il calore di scarto nel momento stesso in cui si provvede a dissiparlo, riducendo lo spreco di combustibile primario con riduzione dei costi e drastico abbattimento delle emissioni di Co2.

Grazie a macchinari termici appositamente studiati, l’energia termica di scarto può infatti essere recuperata, nel momento stesso in cui viene dissipata per salvaguardare il processo produttivo e le corrette condizioni di lavoro dei macchinari, e questa energia può venire impiegata per funzioni accessorie: il calore guadagnato grazie all’implementazione di un sistema di recupero termico può ad esempio essere utilizzato per il riscaldamento di ambienti, per il riscaldamento dell’acqua ad uso sanitario, o per il preriscaldamento dei fluidi o delle materie prime in entrata laddove richiesto.

Il recupero termico avviene grazie a scambiatori di calore: uno scambiatore di calore è una macchina termica passiva, ovvero che opera senza impiego di combustibile e senza richiedere ulteriore energia per funzionare. Gli scambiatori di calore provvedono al trasferimento termico del calore tra due fluidi che si trovano a temperature diverse, tra i quali si innesca un passaggio naturale di calore fino a quando il sistema raggiunge una temperatura di equilibrio.

In tal modo uno scambiatore può provvedere a smaltire il calore in eccesso in un impianto industriale, e al contempo accumulare il calore dissipato trasferendolo a un fluido di lavoro: il calore residuo può essere ceduto a diversi fluidi e venire quindi sfruttato per altri scopi, come energia che potremmo chiamare di terzo o quarto livello. Energia termica che viene in tal modo recuperata e riutilizzata, invece che essere dispersa nell’ambiente circostante: risultato, minori emissioni, minore impatto ambientale, e soprattutto minori consumi di energia e combustibile primario che altrimenti si impiegherebbe per assolvere alle funzioni di riscaldamento accessorie e collaterali che ora possono essere svolte sfruttando il calore recuperato. Ovviamente, il tutto comporta minori costi e maggior efficienza energetica dell’intero processo industriale.

Un sistema di recupero termico è una soluzione del tutto autonoma, compatta e di facile installazione, oltre che economica e di veloce manutenzione, ed è composta da

  • Scambiatore di calore come modulo di recupero termico
  • Struttura di supporto e carenatura
  • Kit strumenti misura (manometro, termometro)
  • Valvola termostatica

E’ poi possibile personalizzare ulteriormente i moduli di recupero termico per rispondere a specifiche esigenze del cliente, dotandoli di:

  • pompa di ricircolo
  • sistema di termoregolazione delle temperature
  • valvola di sicurezza e vaso d’espansione

A seconda del settore industriale di riferimento e del tipo di applicazione richiesta, il sistema di recupero termico può essere customizzato in una varietà di soluzioni per soddisfare le esigenze più peculiari, adattandosi alle dimensioni, all’importanza del carico termico da dissipare, alle temperature, alla tipologia di fluidi di lavoro e al tipo di produzione.

Un attento studio della tipologia e del dimensionamento del sistema di recupero può portare ad alte percentuali di recupero termico, aumentando sensibilmente l’efficienza energetica dell’impianto industriale. Grazie ad adeguati sistemi di monitoraggio, come sistemi di valvole e misuratori, il sistema può anche termoregolare i fluidi di lavoro e in generale l’impianto produttivo laddove il tipo di processo o le caratteristiche del prodotto finale richiedano il rispetto di particolari temperature di lavorazione, portando efficienza nei consumi e assicurando al contempo i massimi livelli di sicurezza e qualità nella produzione.

Esistono sul mercato sistemi preassemblati, come i moduli termici T-ENEPAC autonomi di Tempco, che hanno il vantaggio di avere bassi costi di manutenzione, e che con grande economicità e semplicità di progetto e installazione possono recuperare energia per produrre acqua calda, da impiegare per:

  • riscaldamento
  • acqua calda sanitaria
  • preriscaldamento di processi produttivi

Tali apparecchiature sono costituite da scambiatori di calore, opportunamente dimensionati, completi di sistemi di regolazione, sensori di temperatura e tubazioni di connessione, il tutto racchiuso in una struttura di supporto e pronti da installare collegandoli all’impianto.

E’ in genere previsto anche un sistema di bypass del fluido di recupero, qualora venga meno l’esigenza di recupero del calore, ad esempio nel periodo estivo in caso di riscaldamento, e il calore viene allora dissipato in maniera alternativa.

I moduli termici preassemblati per il recupero termico T-ENEPAC vengono prodotti in gamma standard, con possibilità di personalizzazioni per rispondere a ogni specifica esigenza delle macchine operatrici che devono servire.