Molto spesso, per eccesso di zelo progettistico o per una banale disattenzione, si può incorrere in problemi che appaiono inspiegabili che invece ragionando, presentano la soluzione proprio dove non ce la si aspetta.

Come ho spiegato in precedenti articoli, il corretto funzionamento di uno scambiatore a piastre, dipende da molti diversi fattori, uno di questi è il coefficiente globale di scambio, che per essere mantenuto nei range previsti, richiede una velocità dei fluidi interessati allo scambio di un certo valore.

In sostanza quando avremo moto turbolento il coefficiente di scambio sarà corretto, se viceversa il fluido dovesse avere un moto laminare, si incorre in un deficit di prestazioni che può pregiudicare il corretto funzionamento.

Detto questo, vale la pena ricordare che molte volte, un eccessivo sovradimensionamento dello scambiatore, applicato allo scopo di preservarsi da sorprese legate al rendimento del sistema, può provocare l’effetto opposto, ovvero non dare le prestazioni aspettate in fase di progetto.

I software di calcolo più sofisticati, già prevedono degli allarmi, indicando velocità troppo basse dei fluidi, ma spesso non tutto può essere previsto in fase di progettazione.

E’ il caso di un nostro cliente, che installato lo scambiatore (saldobrasato a piastre) in modo non convenzionale, si è ritrovato con delle prestazioni nettamente più basse rispetto a quanto previsto.

Fatte le opportune verifiche, le cause del problema sono state evidenziate come segue:

• portata del fluido di raffreddamento scarsa
• velocità nei canali al limite del moto laminare
• cattivo riempimento dello scambiatore (installazione orizzontale con attacchi verso l’alto)

Incrementando di poco la portata di acqua e modificando la posizione di installazione il problema si è “magicamente” risolto e la centralina idraulica non ha più risentito di surriscaldamenti di olio.

E’ un fenomeno “distruttivo”, da evitare assolutamente per il corretto funzionamento delle pompe di circolazione.

Gli effetti causati dalla cavitazione sono veramente disastrosi.

Molto spesso per prevenire questi fenomeni, è sufficiente attenersi a semplici regole di buona installazione. Per questo motivo, ritengo utile mettere online questo piccolo prontuario legato ad alcune elementari regole da rispettare in fase di installazione.

altezza di aspirazione pompe centrifughe

Volume tubazioni

In questa applicazione stiamo preparando uno skid di raffreddamento dedicato ad un impianto di forgiatura.

Nello specifico il cliente ha acqua contenente calamina, scaglie, residui di lavorazioni.

Installeremo un sistema premontato su skid, comprendente:

• scambiatori di calore a piastre
• gruppo di pompaggio acqua
• gruppo di filtri autopulenti
• quadro di comando
• sistema di regolazione a variazione di portata con inverter sulle pompe

Nello specifico i filtri autopulenti sono pilotati da un sistema di controllo della pressione differenziale, che automaticamente rigenera i filtri al superamento di una soglia prestabilita.

La rigenerazione dei filtri non necessita di fermata dell’impianto, in quanto può essere effettuata a sistema in marcia, mediante apposita connessione di scarico.

I filtri che installiamo sono filtri automatici a rete idonei per impianti pressurizzati.

Il processo di filtrazione avviene facendo attraversare l’acqua da trattare dall’interno all’esterno dell’elemento filtrante, costituito da una rete in PP o PES sostenuta da un cestello in acciaio inox AISI 316/316L.

La pulizia dell’elemento filtrante avviene senza interruzione di flusso.

I solidi sospesi trattenuti dall’elemento filtrante vengono evacuati tramite unsistema di pulizia “suction scanner” che si attiva solo durante il ciclo di lavaggio. Tutti i filtri sono realizzati in acciaio inox AISI 316/316L, come tutto il sistema di scambio termico e di pompaggio.

esse possono essere sostanzialmente ricondotte alle quantità d’aria e di acqua che vengono impiegate per il raffreddamento del condensatore.

In tal senso non vanno sottovalutate anche le condizioni di funzionamento dell’impianto con bassi carichi termici, che richiedono una ridotta potenza di raffreddamento. Questo non solo per poter ottenere parametri di funzionamento dell’impianto congrui con quanto previsto in fase progettuale, ma anche per ottenere dei risparmi energetici in fase operativa.

Problemi di congelamento dell’acqua
Un ulteriore problema che interessa il bacino di raccolta dell’acqua di un condensatore evaporativo è quello che si verifica in occasione di basse temperature dell’aria esterna. In presenza di climi molto freddi, o in occasione delle fermate dell’impianto, quando l’acqua non viene utilizzata e quindi permane all’interno del bacino, vi e’ il rischio che essa congeli. Tale eventualità, ovviamente, deve essere assolutamente scongiurata. A tale scopo vengono posizionate delle resistenze elettriche nel bacino di raccolta acqua, oppure l’acqua viene stoccata in un serbatoio remoto posto in zona riparata.

Problematiche connesse alla circolazione dell’aria
Anche per quanto riguarda la circolazione dell’aria attraverso la batteria del condensatore è possibile risolvere con opportune tecniche alcune problematiche. Innanzitutto per quanto riguarda la rumorosità, i ventilatori centrifughi garantiscono maggiore silenziosità rispetto i tradizionali e più diffusi ventilatori elicoidali. I ventilatori centrifughi vengono comunemente impiegati per muovere l’aria negli impianti di condizionamento, soprattutto all’interno degli edifici. Nel caso di installazione di un condensatore evaporativo nelle vicinanze di abitazioni, i ventilatori centrifughi permettono di avere basse emissioni sonore. Inoltre, mediante l’opportuna collocazione ed installazione dell’unità evaporativa, è possibile convogliare tali emissioni sonore verso particolari direzioni, in modo da salvaguardare zone abitate dai rumori dovuti al funzionamento. Anche i motori elettrici, utilizzati per il funzionamento dei ventilatori, devono essere a ridotte emissioni sonore. Particolari tipologie di condensatori evaporativi possono essere installati anche all’interno di edifici, proprio per evitare eventuali problemi di rumorosità. I flussi dell’aria entrante, per il raffreddamento della batteria, e dell’aria uscente, che permette di rigettare il calore di condensazione, vengono veicolati attraverso opportune canalizzazioni.
A tale scopo l’impiego di ventilatori centrifughi risulta molto appropriato. Per limitare ulteriormente le emissioni di rumore possibile, infine, utilizzare idonei silenziatori agli ingressi e alle uscite dell’aria.
Ultimamente si sono sviluppati particolari tipologie di giranti assiali, che offrono un duplice vantaggio rispetto ai ventilatori centrifughi:

• Bassa rumorosità
• assorbimento elettrico ridotto

Regolazione della velocità dei ventilatori
Per ottenere diverse portate d’aria da insufflare attraverso il condensatore evaporativo vi e’ la possibilità di poter utilizzare motori a più velocità per il movimento dei ventilatori. Così, in condizioni di carichi termici ridotti o di temperature a bulbo umido dell’aria basse è data facoltà di ridurre la velocità delle ventole in maniera discreta o continua. In caso di carichi ridotti, infatti, la quantità di calore da rigettare al condensatore non  è elevata, mentre in caso di temperature a bulbo umido ridotte significa che le portate d’aria che attraversano il condensatore sono in grado di accettare notevoli quantità di umidità provenienti dall’evaporazione dell’acqua di raffreddamento: l’effetto refrigerante risulta quindi elevato, anche in presenza di basse portate d’aria.

Nuovi condensatori ad elevata efficienza
Esistono poi dei condensatori che possono essere classificati come un ibrido tra i tradizionali condensatori ad aria ed il condensatore evaporativo. Come visto in precedenza, durante le normali condizioni di esercizio dell’impianto di condizionamento può rendersi necessario rigettare quantità assai diverse di calore al condensatore. Una soluzione attuabile quella di agire sulle portate d’aria di raffreddamento, con le modalità sopra viste. Una soluzione alternativa è quella di far raffreddare il condensatore solo per mezzo di aria ambiente quando la temperatura di quest’ultima è sufficientemente bassa. La necessita’ di rigettare quantità di calore ridotte viene così interamente soddisfatta utilizzando le capacità refrigeranti dell’aria. Il condensatore funziona, così, asciutto. Quando, invece, la temperatura dell’aria ambiente sale al di sopra di uno specifico valore (che comporterebbe pressioni di condensazione troppo onerose per l’impianto dal punto di vista energetico) entrano in funzione automaticamente gli ugelli spruzzatori dell’acqua che garantiscono il funzionamento bagnato del
condensatore. Il volume d’acqua spruzzato risulta in quantità tale da venire quasi completamente vaporizzato nel passaggio nel condensatore. Si elimina, così, in gran parte il problema di ricircolo dell’acqua. Attraverso un sistema di controllo elettronico è possibile minimizzare il consumo di acqua e di elettricità. Inoltre viene ridotto il rischio di contaminazione dell’ambiente. Il funzionamento secondo due diverse prassi permette a tali apparecchiature di conseguire e di conciliare gli aspetti positivi di entrambe le modalità operative.

Schematizzazione di un condensatore con possibilita’ di funzionamento a secco e bagnato

Più volte abbiamo sottolineato che una incrostazione o lo sporcamento dei sistemi di scambio termico e di generazione di energia termica:

• refrigeratori
• caldaie
• impianti di produzione acqua fredda per condizionamento
• scambiatori
• torri evaporative
• dry cooler
• centraline di termoregolazione

è determinante per il corretto funzionamento ed il mantenimento delle prestazioni di progetto.

Le incrostazioni però colpiscono anche tutti gli organi installati sui circuiti…

Proprio nei giorni scorsi siamo intervenuti su di un impianto, dove sono installate un certo numero di valvole automatiche, modulanti.

Dopo circa 18 mesi di funzionamento regolare, il cliente chiama allarmato, in quanto alcune valvole risultano non funzionanti.

In un primo tempo di pensa ad un problema di attuatori, ma dopo un rapido controllo, ci si rende conto che sono proprio le valvole che non funzionano, la parte meccanica risulta bloccata.

Durante una fermata notturna dell’impianto, si procede allo smontaggio di una delle valvole, trovando il corpo completamente incrostato e praticamente inutilizzabile.

Si prova a revisionarle, ma lo strato di incrostazioni e di ossidi di ferro ha intaccato seriamente gli otturatori, risulta meno costosa la sostituzione dei corpi.

Facciamo una analisi dell’acqua del cliente ed in collaborazione con degli specialisti centriamo immediatamente un trattamento chimico da applicare, che viene “caldamente” consigliato al cliente.

Due giorni dopo, l’impianto è di nuovo in funzione al 100%, fortunatamente le valvole in questione erano dedicate alle emergenze…e nei due giorni di fermo valvole, non ce ne sono state. Nel frattempo erano strato installate valvole manuali per ogni evenienza.

]]> http://www.tempcoblog.it/2421/il-trattamento-dellacqua-negli-impianti/feed/ 0 Valvola di regolazione incrostata da ossidazione e carbonati DOSING_CHEMICALS http://www.tempcoblog.it/2393/service-on-site-su-scambiatori-a-piastre/ http://www.tempcoblog.it/2393/service-on-site-su-scambiatori-a-piastre/#comments Mon, 12 Jul 2010 07:20:37 +0000 Valter Biolchi http://www.tempcoblog.it/?p=2393 Abbiamo effettuato la rigenerazione un vecchio scambiatore a piastre ispezionabile, installato su una centralina di termostatazione per un processo alimentare.

Il cliente ci ha inviato il pacco piastre in officina, dove abbiamo effetutato le operazioni di rito:

• rimozione delle vecchie guarnizioni incollate
• pulizia della sede delle guarnizioni
• lavaggio delle piastre in bagno con acido dedicato
• controllo delle piastre con liquidi penetranti (operazione tassativa visto che erano delle piastre sp.0,4mm !!!)
• incollaggio delle guarnizioni nuove
• spedizione del pacco piastre pronto per il montaggio al cliente.

…e qui viene il bello…

Il cliente rimonta lo scambiatore, lo mette in marcia, ma lo scambiatore perde.

Interveniamo sul posto in quanto si tratta di un processo produttivo che non può fermarsi se non poche ore.

Alle 6,00 siamo in stabilimento ed iniziamo a lavorare.

Aprendo lo scambiatore ci si accorge che alcune guarnizioni nella zona del vapore sono rotte, probabilmente il pacco piastre è stato stretto eccessivamente, questo nonostante le quote di serraggio rilevate prima dell’apertura risultassero corrette.

Rapidamente sostituiamo le guarnizioni danneggiate, chiudiamo lo scambiatore, lo pressiamo…perde ancora.

Si tratta di uno scambiatore a doppia sezione, calda con vapore e fredda con acqua di rete.

Nel mezzo c’è una piastre di rinforzo, che sembra abbia ceduto, infatti i due pacchi presentano quote di serraggio “sballate”, la piastra che dovrebbe servire da rinforzo,  cede in serraggio e sposta i pacchi facendo risultare quote di serraggio differenti.

Riapriamo lo scambiatore e decidiamo di eliminare la piastre di rinforzo…il temppo corre ed il responsabile di produzione mette pressione.

Chiudiamo lo scambiatore e finalmente otteniamo il risultato, tiene su tutti i tre circuiti perfettamente.

Assistiamo il cliente al rimontaggio e collegamento dei fluidi di servizio e di processo.

Lo scambiatore va in marcia.

Alcune considerazioni finali su questo forcing:

• diminuire lo spessore delle piastre oltre determinati valori, paga nel breve (lo scambiatore costa meno), ma in fase di manutenzione e dopo un certo periodo di lavoro, può essere “costoso”. Lo scambiatore dove siamo intervenuti, non saprei giudicare quante ulteriori aperture/chiusure potrà sopportare.
• gli scambiatori a doppio pacco, vanno forniti con interpiastra “seria”, che non si snervi o si deformi sotto serraggio.
• le guarnizioni clip o a incastro sono una manna.
• meglio ricevere lo scambiatore completo e serrarlo/testarlo in fabbrica

]]> http://www.tempcoblog.it/2393/service-on-site-su-scambiatori-a-piastre/feed/ 0 Scambiatore a piastre Service on site plate heat exchanger guarnizione rotta Pressaggio delle guarnizioni in campo scambiatore nuovamente in servizio http://www.tempcoblog.it/2294/pompe-di-circolazione-ed-inverter/ http://www.tempcoblog.it/2294/pompe-di-circolazione-ed-inverter/#comments Fri, 30 Apr 2010 08:11:26 +0000 Valter Biolchi http://www.tempcoblog.it/?p=2294 L’impiego di inverter sta diventando sempre più consueto nell’impiantistica di un certo livello. Questo perchè il costo di queste apparecchiature, si è decisamente abbassato rispetto al passato, consentendo di avvicinare la soglia di rientro dell’investimento, considerando il risparmio energetico indotto dall’impiego di questi sistemi.

Su impianti dove la portata di fluido richiesta non è continua e costante, l’impiego di inverter sulle pompe di circolazione non è una moda, ma una valutazione energetica da prendere in seria considerazione.

Negli impianti di riscaldamento industriale, ad olio diatermico, l’impiego di inverter sulle pompe è ormai assodato da parecchio tempo.

Diverso è il discorso su impianti di termoregolazione di piccola taglia, soprattutto perchè nel caso di centraline di termoregolazione, spesso e volentieri l’utenza è una sola, che quindi richiede una portata di olio costante.

Esistono però alcune applicazioni, dove risulta interessante alimentare diversi circuito con una unica centralina. In questi casi l’impiego di un inverter è sicuramente da valutare.

I vantaggi di questa soluzione sono molteplici:

• minore consumo energetico
• maggiore costanza di prestazioni
• minori picchi di pressione
• minore usura della pompe

In ogni caso bisogna sempre tenere presenti i limiti di portata minimi necessari, per evitare un deterioramento dell’olio. Infatti al di sotto di determinate portate, l’olio potrebbe avere una velocità decisamente bassa, rischiando l’usura (crackizzazione) a contatto con le resistenze elettriche di riscaldamento.

Ci capita molto spesso di installare i nostri macchinari in ambienti limitrofi al mare. Infatti molti insediamenti industriali, si sviluppano sulle coste, per problemi logistici e tecnologici.

Petrolchimici, power plants, impianti chimici, ce n’è per tutti i gusti.

In questi insediamenti, esistono delle necessità di resistenza alla corrosione delle apparecchiature, che non riscontriamo negli ambienti industriali classici, infatti oltre all’atmosfera già di per sé piuttosto aggressiva, dovuta a sospensioni causate dalle lavorazioni effettuate, si aggiunge l’atmosfera carica di salinità tipica del mare.

Esistono diversi studi effettuati sui vari tipi di protezione efficaci in questi ambienti, a queste abbiamo aggiunto una esperienza ormai maturata in anni di installazioni e di feedback dal campo.

Dobbiamo inevitabilmente distinguere di quale tipo di macchina stiamo parlando, infatti non potremo adottare la protezione che applichiamo ad un elettroradiatore ad una torre evaporativa e viceversa.

TORRI EVAPORATIVE.

Queste macchine nascono per lavorare in ambienti già di per sé aggressivi, tanto è vero che il ciclo di protezione applicato a queste macchine nella versione standard, è adeguato anche per un ambiente marino industriale pesante:

• lamiera prezincata
• lavorazioni meccaniche preventive
• verniciatura con polveri poliestere ad alto spessore e cottura in forno
• bulloneria di assemblaggio inox
• assenza di viti “parker” o autofilettanti (per non rovinare il lavoro svolto qui sopra).

Questi sono i semplici ma efficaci sistemi che adottiamo.

Nel caso il cliente lo desideri, possiamo addirittura realizzare tutta la torre in acciaio inossidabile; personalmente consiglio questa esecuzione non tanto per il clima marino (i cloruri sono corrosivi nei confronti dell’acciaio inossidabile), quanto per atmosfere cariche di solventi o idrocarburi.

Alternativa ulteriore la vetroresina, anche in questo caso un distinguo è d’obbligo…parlo di vetroresina ad alto spessore, altrimenti la resistenza chimica cede decisamente il passo di fronte alla resistenza meccanica non accettabile per un prodotto industriale.

ELETTRORADIATORI

Per quanto riguarda la carpenteria di supporto, ripeto praticamente quanto citato per le torri.

Il punto debole qui diventano le tubazioni in rame e le alette in alluminio.

Fondamentalmente ci sono due alternative:

• stagnatura
• verniciatura epoxy

Il primo metodo, prevede il rivestimento complessivo dello scambiatore con stagno, mediante immersione a caldo.

Metodo efficace, ma parecchio costoso, che inficia in una certa misura l’efficienza dello scambiatore

Il secondo metodo, che tendiamo a raccomandare, prevede una verniciatura con vernici epossidiche, che garantisce una elevata resistenza alle nebbie saline concentrate.

Anche questo metodo costa abbastanza, ma negli anni si è dimostrato decisamente efficace, con numerose applicazioni su radiatori installati su piattaforme estrattive, quindi in pieno “clima marino”

GRUPPI FRIGORIFERI

Per i gruppi frigoriferi, vengono applicati i due metodi sopradescritti contemporaneamente.

La carpenteria viene realizzata come per le torri evaporative, mentre i condensatori ad aria, vengono trattati esattamente come gli elettroradiatori.

PACKAGE UNITS

In questo caso, essendo prodotti speciali realizzati praticamente su commessa, ci si rifà alle secifiche dettate dal main contractor o dalla società di engineering (Saipem, Tecnimont, Maire, Tenova, Technip, Aramco, Mol, ecc…).

Nel caso non vi siano specifiche particolari, solitamente prevediamo una abbondante mano di primer zincante inorganico, su base sabbiata SA2,5 seguita da un ciclo di vernice epossidica.

Tutta la bulloneria anche in questo caso sarà in acciaio inossidabile, anche se spesso viene richiesta in acciaio nichelato.

Da questo punto di vista devo dire che le specifiche più restrittive che abbiamo finora trovato, risultano quelle relative a delle piattaforme per il mare del Nord in Norvegia…

Infatti una corretta scelta delle pompe di circolazione, oltre a risparmiarci grattacapi in fase di funzionamento dell’impianto, sicuramente permette risparmi energetici, che nonostante possano apparire di poco conto, vanno considerati per il tempo di utilizzo…ovvero in un impianto industriale 24 ore/giorno.

Infatti mentre le varie componenti di una macchina termica:

• ventilatori
• compressori
• resistenze

vengono solitamente parzializzati, in funzione della richiesta termica, tramite sistemi più o meno sofisticati:

• termostati
• inverter
• termoregolatori

le pompe di circolazione solitamente devono rimanere sempre in funzione, per assicurare lo scambio termico e la trasmissione dell’energia termica, dai processi alle macchine termiche.

Una buona soluzione per risparmiare energia elettrica è quella di parzializzarne la portata in funzione del carico termico, tramite inverter, oppure quando si possano avere più pompe a servizio di una utenza, parzializzarne il numero.

Sicuramente vale la pena fermarsi a ragionare anche sui diametri delle tubazioni e sulle perdite di carico continue, infatti un impianto di pompaggio o di circolazione acqua ben dimensionato, a fronte di un investimento iniziale leggermente più costoso, per via di tubazioni di maggiore  diametro, consente di risparmiare ogni giorno KW di energia, semplicemente facendo lavorare le pompe a pressioni più contenute.

Le perdite di carico potrebbero essere chiamate perdite di energia…