L’aria compressa viene “prodotta” da compressori che possono avere taglie e dimensioni molto differenti, si passa dal semplice compressorino per l’officina, a centrali di compressione molto potenti e complesse.

In ogni caso queste macchine necessitano di un sistema di raffreddamento dedicato, che sulle macchine più piccole è insstallato direttamente a bordo del compressore stesso (o addirittura il compressore stesso si autoraffredda con l’aria ambiente circostante), mentre sugli impianti di maggiori dimensioni si tratta di un impianto dedicato, che fornisce acqua raffreddata, che viene poi fatta circolare nei compressori stessi.

Il livello di freddo richiesto dai compressori per aria, non è mai troppo spinto, solitamente infatti le temperature richieste per l’acqua di raffreddamento si aggirano solitamente attorno ai +30 / +40°C.

Questo tipo di raffreddamento può quindi essere effettuato con l’utilizzo di:

• torri evaporative
• raffreddatori evaporativi a circuito chiuso
• dissipatori (dry cooler)

La scelta di un sistema o di un altro, è legata ad alcuni fattori determinanti:

• presenza  a bordo del compressore di scambiatori di interfaccia
• condizioni climatiche della zona di installazione

Infatti a seconda che il compressore sia fornito o meno di scambiatori a bordo, il raffreddamento potrà essere realizzato con una torre o con un raffreddatore a crcuito chiuso, questo perchè far circolare l’acqua di torre direttamente nelle camicie del compressore, con il rischio di sporcamento ed intasamento delle stesse, potrebbe causare dei danni irreparabili al compressore stesso e comunque comportare dei costi di manutenzione molto elevati.

Va ricordato che nonostante i compressori non richiedano acqua di raffreddamento a temperature molto basse, raggiungono nelle “zone calde” temperature elevate. Le temperature di parete elevate, provocano una precipitazione di carbonati, che utilizzando acqua non trattata o incrostante, causa un intasamento repentino delle camere di circolazione dell’acqua stessa.

Con temperature ambientali che ne consentano l’utilizzo, è sicuramente consigliato installare dei dry-cooler o dissipatori, in modo da avere un circuito chiuso senza contaminazioni dell’acqua.

I tradizionali scambiatori di calore a fascio tubiero, permettono una elevata personalizzazione sia in fase di progettazione che di costruzione, soprattutto nel caso di applicazioni di processo.

Quando si parla di piccoli/medi scambiatori invece si trovano sul mercato scambiatori “standard”, che quindi hanno delle caratteristiche geometriche predefinite. In ogni caso le dimensioni delle connessioni, hanno un discreto grado di libertà e possono essere differenziate tra primario e secondario.

Nel caso degli scambiatori di calore a piastre invece le connessioni sono sempre tutte della stessa dimensione, salvo casi particolari, anche se si possono differenziare a livello di standard.

Infatti sebbene gli scambiatori di calore a piastre tendano ad essere forniti con costruzione standardizzata, è possibile avere connessioni realizzate secondo tipologie differenti:

• Bocchelli filettati Gas Maschio o Femmina (almeno fino al 2 1/2″ – 3″)
• Flange ISO/DIN ricavate sul fusto
• Flange ISO/DIN welding neck
• Flange Ansi ricavate sul fusto
• Flange Ansi welding neck
• Connessioni DIN 11851 alimentari
• Connessioni Tri-Clamp
• Flange SAE
• ecc…

questi sono solo alcuni esempi di tipologia di connessione disponibili.

Rimane il vincolo delle dimensioni che quasi sempre sono uguali per tutti i bocchelli (come dicevo salvo rari casi).

La differenza dei vari tipi di attacco è legata solitamente al tipo di processo che lo scambiatore deve servire o nell’ambito del quale viene installato, sia esso

• HVAC condizionamento
• Processo chimico petrolchimico e relative utilities
• Idraulico ed oleodinamico
• Alimentare
• ecc…

Tutto questo in virtù della massima standardizzazione e rapidità di consegna.

A questo scopo esistono tantissime tabelle di compatibilità.

Di seguito allego un file decisamente interessante e dettagliato, per i vari materiali che si possono trovare sulle più svariate applicazioni.

Molto spesso infatti mi trovo nella difficoltà di scegliere la corretta guarnizione o tenuta meccanica, o semplicamente il materiale dei tuoi o delle piastre di uno scambiatore.

Compatibilità materiali di tenuta

• semplici azionamenti pneumatici
• pistole di soffiaggio
• utensili ad azionamento pneumatico
• valvole di regolazione
• sofisticati strumenti di controllo.

La presenza di umidità nell’aria compressa, senza bisogno di troppe spiegazioni, ha effetti disastrosi su tutte queste componenti.

I sistemi per eliminare questa umidità sono fondamentalmente due:

• essicatori che sfruttano cicli termici
• essicatori che sfruttano elementi “chimici” ad assorbimento

Vista la natura di questo blog, pare evidente che si parli dei primi.

In pratica per diminuire il contenuto di acqua nell’aria, molto semplicemente la si raffredda, facendole lambire delle superfici a bassa o bassissima temperatura, in modo da far condensare l’acqua presente nell’aria separandola. In questo modo si ottiene aria con un minor quantitativo di acqua assoluto, con un post-riscaldamento successivo, se ne controlla l’umidità relativa.

Giocando sulle temperature, ci si può spingere a livelli di essicamento piuttosto elevati.

Questi sistemi si basano sull’impiego di gruppi frigoriferi, abbinati a scambiatori di calore a superficie, l’aria compressa, viene fatta passare nel secondario dello scambiatore, mentre nel primario viene fatto passare a seconda dei livelli di temperatura e delle tipologie di impianto

• freon (espansione diretta)
• acqua addittivata con antigelo
• acqua fredda

E’ interessante vedere come negli ultimi anni, si siano sviluppati questi sistemi, basandosi sull’efficienza degli scambiatori di calore a piastre, utilizzandoli proprio in funzione di dryer per queste applicazioni.

Lo stesso tipo di scambiatore, viene invece visto ancora con diffidenza al di fuori da questi sistemi compatti, in quanto i progettisti sono abituati all’utilizzo del buon vecchio scambiatore a fascio tubiero.

Sono invece ormai centinaia le applicazioni consolidate, realizzate con l’impiego di scambiatori di calore a piastre, anche su portate di aria compressa decisamente “importanti” se non addirittura su impianti di produzione di gas tecnici

• a valle delle colonne di distillazione per il raffreddamento finale dei vari gas prodotti
• a monte per il raffreddamento dell’aria in ingresso ai compressori

Si tratta di vincere l’inerzia psicologica che porta ad utilizzare apparecchiature consolidate, che possono essere sostituite con altre decisamente innovative e più performanti.

Ormai gli scambiatori a piastre possono essere utilizzati con ottimi risultati su molteplici applicazioni di questo tipo. Certamente è richiesta una certa esperienza nel dimensionamento, nonchè alcune accortezze nella installazione, soprattutto quando si devono prendere in considerazione le condense generate dalla deumidificazione dell’aria.