Scambiatore di Calore Olio Idraulico: Funzionamento e Manutenzione

Gli scambiatori di calore sono dispositivi essenziali in molti sistemi industriali, inclusi quelli che utilizzano olio idraulico. Comprendere il loro funzionamento e come mantenerli correttamente è fondamentale per garantire l'efficienza e la durata dell'intero sistema.

Principi Fondamentali dello Scambio Termico

Coloro che desiderano familiarizzare maggiormente con il funzionamento degli scambiatori a piastre, troveranno qui di seguito in maniera molto elementare i principi fondamentali dello scambio termico. Secondo le leggi naturali della fisica, l’energia presente in un sistema tende sempre a raggiungere l’equilibrio. Fino a quando esisterà una differenza di temperatura, il calore lascerà il corpo o il liquido caldo per essere trasferito in quello freddo. Uno scambiatore di calore rispetta questo principio di raggiungimento dell’equalizzazione.

Con uno scambiatore di calore a piastre, il calore attraversa facilmente la superficie che separa il fluido caldo da quello freddo. Questo permette di riscaldare o raffreddare liquidi o gas con livelli minimi di energia.

Tipi di Scambiatori di Calore a Piastre

Esistono molti tipi di scambiatori di calore a piastre, con design diversi destinati a servire al meglio diversi tipi di applicazioni e condizioni di processo specifiche. Gli scambiatori di calore a piastre sono utilizzati in un'ampia gamma di funzioni, in quasi tutti i settori immaginabili, in tutto il mondo.

Tra i tipi più comuni troviamo:

Scambiatori di calore a piastre saldobrasati (BPHE - Brazed Plate Heat Exchanger): Questi scambiatori offrono numerosi vantaggi.
Scambiatori di calore a piastre guarnizionate (GPHE - Gasketed Plate Heat Exchanger): In uno scambiatore di calore a piastre guarnizionate, le piastre sono dotate di guarnizioni elastomeriche che sigillano i canali e dirigono il materiale in canali alternati. Il pacco piastre è contenuto all'interno di un telaio costituito da una piastra fissa ed una piastra di pressione mobile.

Parametri Chiave nella Selezione di uno Scambiatore di Calore

Per risolvere un problema termico, è necessario conoscere alcuni parametri, mentre altri possono essere calcolati con l'aiuto di questi ultimi, è quindi possibile determinare dati ulteriori. Ogni parametro dell'equazione può influire sulla scelta dello scambiatore di calore.

Portata: La portata massima generalmente determina quale tipo di scambiatore di calore sia appropriato per uno scopo specifico. Gli scambiatori di calore a piastre Alfa Laval possono essere utilizzati per portate da 0,05 kg/s a 1400kg/s. In termini di volume, ciò equivale a 0,18 m3/h - 5000 m3/h in un'applicazione per acqua. Può essere espressa in due modi diversi: per peso o per volume. Le unità di flusso per peso sono in Kg/s o kg/h le unità di flusso per volume sono in m3/h o l/min.
Caduta di Pressione (Δρ): La caduta di pressione è inversamente proporzionale alle dimensioni dello scambiatore di calore a piastre. Se è possibile aumentare la caduta di pressione consentita e accettare costi di pompaggio maggiori, lo scambiatore di calore sarà di dimensioni inferiori e meno costoso.
Calore Specifico (cρ): Il calore specifico è la quantità di energia necessaria per aumentare di un grado centigrado 1kg di sostanza.
Viscosità: La viscosità misura la facilità di scorrimento di un liquido. Minore è la viscosità, maggiore sarà la facilità di scorrimento.
Coefficiente di Scambio Termico Complessivo (k): Il coefficiente di scambio termico complessivo misura la resistenza del trasferimento di calore, composta dalla quantità di sporcamento, dalla natura dei fluidi e dal tipo di scambiatore utilizzato.

Materiali Costruttivi

Nella maggior parte degli scambiatori di calore Alfa Laval per applicazioni acqua/acqua sono utilizzate piastre in acciaio inossidabile AISI 316 di altà qualità. Quando il contenuto di cloruro non impone la necessità di AISI 316, è possibile utilizzare materiale in acciaio inossidabile AISI 304, meno costoso. sono inoltre disponibili piastre in materiali diversi, per varie applicazioni. Per gli scambiatori di calore a piastre saldobrasate Alfa Laval, è sempre utilizzato acciaio inossidabile AISI 316.

Sporcamento e Margine di Progetto

Lo sporcamento consentito può essere espresso come margine di progetto (M) (cioè, una percentuale aggiuntiva dell'area di scambio termico) oppure come fattore di sporcamento, espresso in m2°C/W o M2h°C/kcal. Il progetto degli scambiatori di calore a piastre implica una turbolenza, e di conseguenza un'efficienza termica, molto maggiore degli scambiatori a fascio tubiero. Un valore Rf tipico utilizzato per gli scambiatori a fascio tubiero è 1 x 10-4m2C/W. Con valori k pari a 2000-2500 W/m2°C, il Margine risulta del 20-25%. (M = Kc x Rf).

Manutenzione e Pulizia degli Scambiatori di Calore

La pulizia e la manutenzione dello scambiatore di calore sono attività indispensabili per mantenere la sua efficienza. Una manutenzione inadeguata o la sua assenza possono portare a danni dello scambiatore di calore. Il problema più comune è la formazione di calcare e depositi, che si accumulano sulla superficie dello scambiatore. Queste impurità possono causare una riduzione dell’efficienza dello scambiatore di calore.

Pertanto, la pulizia regolare è necessaria per garantire un funzionamento corretto ed efficiente. La rimozione di calcare e depositi aiuterà a ripristinare la piena efficienza dello scambiatore di calore e a garantirne la lunga durata.

Indipendentemente dal fatto che si tratti di uno scambiatore di calore a piastre o di un modello a fascio tubiero, la manutenzione di questi dispositivi è fondamentale per garantire la loro piena funzionalità e prolungarne la durata - anche se gli scambiatori a fascio tubiero hanno decisamente una minore tendenza ad accumulare depositi - quindi è possibile eseguire questa operazione meno frequentemente.

Frequenza della Pulizia

La frequenza con cui è necessario pulire lo scambiatore di calore dipende dall’intensità d’uso e dalle condizioni di lavoro. Si consiglia di effettuare la pulizia almeno una volta ogni due anni, come minimo indispensabile; tuttavia, la raccomandazione più comune è di una volta all’anno per gli impianti di riscaldamento centralizzato e almeno una volta ogni anno e mezzo per gli impianti di acqua calda sanitaria.

Se lo scambiatore di calore è sottoposto a lavoro intenso o se si nota un calo dell’efficienza, potrebbe essere necessario pulirlo più frequentemente rispetto a ogni due anni, specialmente se è in uso già da diversi anni. La pulizia regolare consente di mantenere lo scambiatore di calore in buone condizioni e di garantirne l’efficienza.

Metodi di Pulizia

La pulizia dello scambiatore dipende dal tipo di contaminazione e dal tipo di scambiatore. Non tutti gli scambiatori di calore a piastre possono essere puliti allo stesso modo. La pulizia di questi dispositivi varia in base alla loro struttura, in particolare al tipo di collegamento tra le piastre.

Pulizia Idrodinamica: Sì, è possibile pulire lo scambiatore di calore autonomamente, utilizzando il metodo di lavaggio idrodinamico con acqua. L’acqua con l’aggiunta di un anticalcare è un agente efficace per rimuovere lo sporco accumulato, i depositi e le impurità dallo scambiatore di calore. Grazie alla pressione elevata, l’acqua raggiunge anche i punti difficili da pulire, garantendo una pulizia efficace. È utile lasciare lo scambiatore immerso nell’anticalcare, ad esempio per una notte. È tuttavia importante seguire le norme di sicurezza e utilizzare l’equipaggiamento protettivo adeguato durante la pulizia autonoma.
Pulizia Chimica: Per pulire lo scambiatore di calore è necessario un agente adeguato. Un forte getto d’acqua è efficace per rimuovere piccoli depositi e sporco. Tuttavia, in caso di contaminazioni più gravi, quando lo scambiatore è in funzione già da diversi anni, potrebbe essere necessario un trattamento chimico. A questo scopo si utilizzano agenti specifici che dissolvono efficacemente i depositi difficili da rimuovere dallo scambiatore di calore. Si tratta degli stessi agenti anticalcare usati per pulire gli impianti di riscaldamento, e in assenza di altri prodotti è possibile utilizzare anche anticalcari per bollitori. Bisogna essere cauti e risciacquare abbondantemente lo scambiatore a piastre dopo questo tipo di pulizia, soprattutto se è destinato all’acqua calda sanitaria e quindi a contatto con l’acqua potabile. La pulizia chimica delle unità più grandi di scambiatori a piastre è un processo più avanzato che richiede attrezzature specialistiche e competenze.

Tipi di Scambiatori e Metodi di Pulizia

Scambiatori saldati (connessione non smontabile): in questo caso non è possibile smontare lo scambiatore e rimuovere le singole piastre senza danneggiare il dispositivo. Pertanto, l’unico metodo per pulire gli scambiatori a piastre saldati è la pulizia chimica utilizzando agenti per rimuovere calcare e sporco dall’interno. Solitamente, questa pulizia viene effettuata con una soluzione al 5% di acido fosforico o ossalico. Il flusso di risciacquo dovrebbe essere invertito rispetto alla direzione del normale utilizzo dello scambiatore.
Scambiatori smontabili: La manutenzione degli scambiatori di calore comprende la pulizia e il risciacquo dello scambiatore. Il primo passo nella pulizia di uno scambiatore a piastre con guarnizioni è lo smontaggio delle piastre (nel caso di uno scambiatore smontabile, non saldato), che vengono poi pulite con prodotti chimici specifici. Successivamente, le piastre vengono rimontate. Per uno scambiatore a tubi, invece, si procede al risciacquo delle tubazioni interne con acqua per rimuovere lo sporco accumulato.

Prevenzione della Formazione di Calcare

La prevenzione della formazione di calcare all'interno dello scambiatore, e più in generale in tutto l'impianto, è fondamentale, poiché il calcare rappresenta uno dei depositi più pericolosi per il nostro sistema di riscaldamento. Rappresenta una minaccia per le nostre finanze, riducendo l'efficienza del riscaldamento, danneggiando le apparecchiature e, a volte, causando guasti nei componenti dei sistemi di riscaldamento, incluso lo scambiatore di calore.

Se vivi in una zona con acqua dura, considera l'installazione di dispositivi senza manutenzione nel sistema idrico per proteggerlo.

Manutenzione della Caldaia e Pulizia dello Scambiatore

È una buona prassi effettuare la pulizia dello scambiatore di calore durante la manutenzione della caldaia, se viene eseguita periodicamente (e vale la pena farlo, poiché è essenziale per garantire il risparmio nel consumo di combustibile). È utile affidarsi a un tecnico che, se già deve fermare l'impianto per la manutenzione della caldaia, può anche smontare lo scambiatore di calore e pulirlo con un anticalcare.

Durante il controllo della caldaia a gas (se presente in casa), il tecnico deve comunque pulire uno scambiatore, ovvero lo scambiatore a piastre interno alla caldaia.

tag: #Idraulico