Questo tipo di lavorazione è molto diffuso e negli anni è diventato sempre più sofisticato, con lo scopo di raggiungere risultati decisamente sorprendenti, dal punto di vista del prodotto finito.

Anche questa tipologia di impianto, richiede un controllo della temperatura.

Un tempo questo controllo si limitava ad un generico riscaldamento/raffreddamento, in pratica una termostatazione, molto semplice.

Con l’incremento delle velocità di produzione e con la necessità di standard qualitativi sempre più elevati, a livello di prodotto finale, anche i sistemi di controllo della temperatura si sono evoluti raggiungendo l’attuale stato dell’arte, che prevede centraline di termoregolazione, con tolleranze di controllo sempre più ristrette.

Il metodo per raggiungere questi risultati consiste nel perseguire alcuni punti fondamentali:

-controllo delle resistenze di riscaldamento tramite relè statici (SCR)

-termoregolatori elettronici dotati di sistemi PID ed autotuning, interfacciati con controllori remoti e sistemi di feedback integrati

-incremento delle velocità dei fluidi di termoregolazione, in modo da mantenere costante il livello di temperatura nei vari punti dei rulli dedicati alla lavorazione

-sistemi di controllo dedicati per ogni singolo rullo del processo.

Questo avviene nello stampaggio, mediante il controllo fine della temperatura degli stampi, che a livello di produzione batch (quindi di produzione di mescole, granuli o altro), a livello di miscela, ovvero nella composizione della ricetta.

Un elemento chiave è la miscelazione dei cosiddetti “plastificanti”, che avviene in particolari apparecchiature, adibite a “creare” una vera e propria ricetta, miscelando fra loro i vari composti.

Si tratta di una fase della lavorazione piuttosto delicata, dove sono importanti due fattori:

-esatto dosaggio dei componenti

-controllo termico

Il primo aspetto viene controllato mediante bilance appositamente realizzate, che sfruttano celle di carico e trasduttori di segnali, che riportati ad un sistema di controllo centralizzato, consentono di ottenere il risultato desiderato.

Il secondo aspetto viene affidato a centraline di termoregolazione, che mediante termoregolatori elettronici ad azione PID, regolano la temperatura dei fluidi di servizio (acqua o olio diatermico), secondo schemi e livelli di temperature ben definiti.

La progettazione e realizzazione combinata di entrambi gli elementi, consente di raggiungere un grado di controllo e precisione molto elevato, incontrando in questo modo le richieste di standard sempre più elevati della moderna industria di produzione e processo.

Una unità di termoregolazione da 75/100 KW è già una macchina di tutto rispetto, che comporta una progettazione accurata ed una realizzazione attenta.

La grande esperienza acquisita in tutti questi anni, ci ha portato a sviluppare centrali di termoregolazione, sia per acqua pressurizzata che per olio diatermico ad alta temperatura, di potenza sempre più elevata.

Proprio nell’ultimo periodo abbiamo realizzato dei sistemi di termoregolazione molto accurati e complessi, sia per realizzazione propria che per il sistema di termoregolazione che viene richiesto dal processo che asservono, aventi potenzialità ben superiori ai 100 KW di cui parlavo sopra.

Infatti abbiamo realizzato una serie di unità di termoregolazione con potenzialità da 360KW fino a 500 KW, per la termoregolazione fine della temperatura di oli diatermici, a servizio di sistemi idraulici e di impianti di lubrificazione ad elevata temperatura, integrando il sistema T-SMART.

Questo tipo di realizzazione, comporta una severa attenzione alla progettazione unita ad una realizzazione meticolosa e precisa.

Il collaudo di queste centraline si è svolto a step successivi, in quanto disporre di carici elettrici di tale entità, non è sicuramente uno standard.

Il collaudo finale si è svolto in campo direttamente sul processo del cliente, con esito positivo.

Chiudendo avevo accennato alla possibilità di valutare ulteriori sistemi per risparmiare energia analizzando i tempi di lavorazione di un determinato processo.

In sostanza si tratta di analizzare in modo ancora più puntuale la situazione di utilizzo dell’energia termica di riscaldamento o raffreddamento da parte del processo produttivo del cliente, infatti dobbiamo capire se nel processo produttivo del cliente vi siano dei tempi morti che consentano l’accumulo di energia termica, da sfruttare nei momenti di punta.

Faccio un esempio per esemplificare:

Impianto di trattamento termico per acciaio, funzionante su due turni durante il giorno, con fermata notturna.

E’ un tipico impianto dove già per sua natura dispone di un bacino di accumulo del fluido di raffreddamento, dal volume importante. Posso quindi pensare di utilizzare tale bacino, come volano termico, per accumulare fluido freddo (ovvero energia fredda), durante il periodo notturno di fermo impianto, sfruttando le condizioni ambientali favorevoli (temperatura ambientale più bassa).

In sostanza farò funzionare il mio sistema di raffreddamento durante il periodo notturno, portando la temperatura del bacino di raccolta al punto più basso raggiungibile, calcolando di conseguenza quanta energia termica ho a disposizione.

Definito questo valore, posso dimensionare la macchina termica sulla rimanente energia termica necessaria per soddisfare la produzione che si sviluppa nell’arco di due turni.

Qt1 (Kcal/h) = Q1 (Kcal/h) = Q2 (Kcal/h)

dove Qt1 è la potenzialità termica richiesta dal processo, data dalla capacità termica necessarie per ogni singolo turno di lavoro (Q1 e Q2).

Qtr (Kcal/h) = Qt1 (Kcal/h) – Qvt (Kcal/h)

dove Qtr sarà la potenza termica della nostra macchina (torre, scambiatore, chiller, dry cooler), sottraendo l’energia termica accumulabile nel bacino di raccolta.

inevitabilmente

Qtr (Kcal/h) < Qt1 (Kcal/h)

quindi minor costo di investimento e soprattutto minor energia elettrica assorbita.

• fluido di raffreddamento/riscaldamento
• livello di temperatura
• quantità di calore da asportare/apportare

Di questi tre elementi solitamente il più “complicato” da definire, se non lo si conosce a priori, è il terzo, relativo alla determinazione della potenzialità termica necessaria per somministrare il servizio adeguato al processo, come ho già spiegato in questo articolo.

In questo articolo vorrei soffermarmi su un aspetto altrettanto importante ai fini della determinazione del carico termico e quindi della progettazione della nostra macchina termica e/o impianto termico, come da titolo l’indice di contemporaneità.

Spesso infatti ci troviamo nella condizione per cui il nostro termoregolatore, scambiatore di calore, refrigeratore o torre evaporativa, debba servire più utenze che possono lavorare insieme o meno. L’insieme o meno viene riassunto dal termine indice di contemporaneità.

Risulta chiaro immediatamente che se dovremo dimensionare un gruppo frigorifero che asserve tre macchinari che lavorano contemporaneamente, su tre turni di lavoro, la potenzialità dello stesso, sarà data semplicemente dalla somma delle tre potenze termiche orarie da dissipare:

Qt (Kcal/h) = Q1 (Kcal/h) + Q2 (Kcal/h) + Q3 (Kcal/h)

Ben diverso sarebbe il caso nel quale questi tre macchinari dovessero lavorare ognuno in un turno diverso di lavoro. In tal caso infatti avremmo la capacità termica del refrigeratore uguale alla potenzialità di ogni singola utenza, ovvero un terzo rispetto al caso precedente, nonostante la potenza installata da parte del cliente sia la medesima.

Qt (Kcal/h) = Q1 (Kcal/h) = Q2 (Kcal/h) = Q3 (Kcal/h)

Analizzando questo semplice caso, risulta chiaro come sia necessaria una attenta analisi degli impianti del cliente, prima di procedere con il dimensionamento o il progetto.

L’indice di contemporaneità dei carichi termici, va poi integrato con una valutazione dei tempi morti e la possibilità di accumulare energia sotto forma di caldo o freddo, allo scopo di risparmiare energia ulteriore nella gestione degli impianti di raffreddamento o riscaldamento, ma sarà argomento di un prossimo articolo.

Alcuni processi hanno assoluta necessità di sistemi di raffreddamento dedicati, per poter ottenere velocità di produzione e costanza di risultati.

Nello specifico, alcuni processi produttivi, hanno la necessità di avere diversi livelli di temperatura per le differenti “sezioni di lavorazione”, interessate al ciclo produttivo completo.

Per poter ottenere questi risultati, esistono sistemi integrati estremamente flessibili, configurati come segue:

• produzione di acqua refrigerata —> chiller
• accumulo di acqua refrigerata —> serbatoio di stoccaggio coibentato
• distribuzione acqua alle utenze a diverse temperature —> sistemi di regolazione composti da scambiatore a piastre e valvola modulante con regolatori elettronici
• produzione di acqua calda —> centralina di termoregolazione

questi sistemi se ben progettati ed integrati, permettono una gestione efficace ed ottimale del processo industriale.

A livello di controllo della temperatura, i vari termoregolatori elettronici, possono essere realizzati con configurazione ed impostazione del set point e dei parametri, da remoto tramite PLC.

Per svolgere questa ormai irrinunciabile funzione, esistono centraline di termoregolazione e termostatazione, con funzioni più o meno sofisticate.

Solitamente queste centraline hanno sistemi di controllo locali, che tramite un set della temperatura e dei principali parametri, intervengono gestendo in autonomia i sistemi di riscaldamento e raffreddamento, allo scopo di fornire un fluido alla temperatura desiderata.

Tali sistemi possono dialogare con apparati più complessi, tramite porte seriali o altri protocolli di comunicazione.

Negli anni e soprattutto nei sistemi globali sempre più complessi, si è sviluppata l’esigenza di trovare soluzioni che lasciando l’hardware (il sistema di riscaldamento/raffreddamento/termoregolazione)  in locale, consentano di gestire in modo completo ed “integrale” da “remoto” il processo ed i vari parametri che lo regolano, in modo da ottenere un monitoraggiosempre più proattivo ed efficace, gestendo ed ottimizzando le regolazioni in tempo reale.

Queste esigenze hanno stimolato il nostro reparto sviluppo e ricerca, arrivando alla realizzazione di sistemi di termoregolazione chiamati STB TREG Smart Thermoregulating Box.

In pratica si tratta di classiche unità di termoregolazione, che abbandonando sistemi locali di gestione, si affidano alla ritrasmissione dei dati mediante morsettiere intelligenti, per poter gestire completamente ed in maniera integrata tutti i punti ed i parametri da una unica postazione remota, realizzando veri e propri network della termoregolazione.

…ovviamente le sicurezze sono tutte e sempre in locale…

http://youtu.be/Q4zrLjoaNks

Esistono poi tutta una serie di varianti esecutive in funzione delle varie necessità.

La gamma di centraline prevede esecuzioni custom in funzione delle esigenze dei clienti.

In alcuni casi ci viene richiesto di intervenire per il riscaldamento/raffreddamento, ovvero la termoregolazione o termostatazione di fluidi legati al processo produttivo.

Nello specifico realizziamo delle centraline per il riscaldamento di solventi dedicati alla produzione in campo pharma o chemical.

Si tratta tipicamente di centraline in esecuzione sicuramente fuori standard, che rientrano in una progettazione dedicata, essendo sia per funzionamento che per zone di installazione molto speciali.

• Certificazione ATEX per ambienti o fluidi esplosivi
• Certificazione PED per pressioni o livelli di temperatura di progetto che ne richiedono inevitabilmente la conformità

solo per citare un paio di esempi.

Nei casi di termoregolazione di solventi, per disporre di una regolazione della temperatura efficace ed efficiente, spesso il sistema viene realizzato con una sezione di riscaldamento/raffreddamento di un fluido vettore di servizio, che veicola il caldo o il freddo verso il fluido di processo, attraverso uno scambiatore di calore, tramite opportune valvole regolatrici.

In questo modo, si ha un controllo molto preciso, senza che il fluido di processo subisca shock termici o deterioramenti a causa di temperature di parete dei riscaldatori/raffreddatori troppo distanti dai livelli richiesti dalla produzione.

Proprio in queste settimane abbiamo ricevuto i primi feedback, da parte di un cliente dove abbiamo installato una serie di termoregolatori dalle caratteristiche particolari.

Si tratta di centraline di termoregolazione per olio diatermico a 300°C, con potenza di riscaldamento pari a 50 KW circa, e sezione di raffreddamento di potenzialità simile, con scambiatore di calore ad acqua.

Le caratteristiche di queste centraline sono:

• resistenze elettriche corazzate a basso carico specifico
• elevata portata di fluido diatermico
• pompa centrifuga a trascinamento magnetico
• scambiatori di raffreddamento ad acqua, in esecuzione per alta temperatura
• vaso di espansione maggiorato
• sistema di riscaldamento integrativo a recupero, con scambiatore vapore/olio
• doppia pompa di circolazione olio, booster e ricircolo

lo studio e la realizzazione hanno richiesto l’impegno di tutte le risorse dell’ufficio tecnico ed il risultato finale è stato decisamente entusiasmante e ci ha confortati nel perseguire la strada che avevamo intrapreso qualche tempo addietro, nel continuo sviluppo di questa tipologia di macchine speciali.

Il cliente nello specifico, ha la necessità di variare la portata di olio diatermico, in un range molto elevato, mantenendo comunque una termoregolazione a temperature molto elevate (280/290°C).

La particolare realizzazione di queste centraline ci ha consentito di raggiungere tutti gli obbiettivi prepostici:

• elevata precisione di termoregolazione
• elevato range di portata
• basso consumo energetico (in particolari condizioni di recupero)
• modularità di potenza spinta all’estremo

Stiamo ora applicando questa tecnologia su altre centraline di prossima realizzazione, in un range ancora più spinto.

Se il discorso vi sembra interessante, non esitate a contattarci, il nostro reparto engineering può intervenire per un sopralluogo ed uno studio gratuito della soluzione che più si addice alle vostre esigenze.