LO STATO DELLA TECNOLOGIA

L’attuale stato delle tecnologia fornisce all’ultilizzatore una scelta di termoregolatori generalmente suddivisi a seconda del tipo di fluido termovettore utilizzato (Olio diatermico o Acqua) e del tipo di sistema di riscaldo utilizzato (ad energia elettrica o gas).           

Le caratteristiche ottimali di un fluido termovettore sono:

· Elevato punto di ebollizione;

· Elevata conducibilità termica;

· Alto punto di infiammabilità (per i fluidi oleosi);

· Inossidabilità;

· Non corrosività;

· Non tossicità.

 

Normalmente si utilizzano come fluidi termoregolanti l’acqua o gli olii diatermici.

L’acqua rispetto all’olio ha un coefficiente di trasmissione del calore per convezione e per conduzione circa doppio.

Di contro ha però un basso punto di ebollizione, la suscettibilità a formare depositi calcarei e ad innescare fenomeni corrosivi.

Queste tre problematiche possono essere affrontate e risolte pressurizzando il circuito in modo da avere l’acqua sempre allo stato liquido anche ad alte temperature, utilizzando componenti idonei in materiale anticorrosivo (acciaio inox AISI 304, 316 etc.) ed eventualmente trattando l’acqua di processo, nel caso in cui la durezza sia maggiore di 20°F.

Gli olii ed i fluidi sintetici non hanno caratteristiche di conduzione termica costanti come l’acqua: all’aumentare della temperatura la conducibilità interna diminuisce ed il calore specifico aumenta. Inoltre questi fluidi sono costosi sia nell’acquisto che nello smaltimento, inquinanti e infiammabili una volta raggiunta la temperatura critica.

 

I fluidi oleosi inoltre, in certe condizioni ambientali (temperatura > 60° e presenza contemporanea d’ossigeno) o a contatto diretto con gli elementi riscaldanti, danno vita al fenomeno del cracking che si manifesta con una forte diminuzione di fluidità che pregiudica lo scambio termico.

Per il sistema di riscaldo si può optare per l’energia elettrica o per il gas metano (brevetto IECI). Quando il sistema di riscaldo é affidato all’energia elettrica, le resistenze possono essere immerse direttamente a contatto con l’olio, oppure esterne al sistema, a riscaldo indiretto (Sistema IECI-IHCS su Termoregolatori Climat Serie PF-Z e PF-ZH).

 

TERMOREGOLATORI AD OLIO DIATERMICO

Con questo tipo di termoregolazione, viene portato lo stampo alla temperatura desiderata facendo circolare nei canali di condizionamento olio diatermico.

 

Occorre distinguere tra olii minerali, derivanti dalla distillazione del petrolio grezzo, e fluidi sintetici, entrambi composti in maggioranza da idrocarburi, ma con i secondi che hanno il vantaggio di avere una maggiore durata all’invecchiamento.

Infatti la decomposizione del fluido dà generalmente luogo alla formazione di sostanze volatili, denominate “low boilers” nonché di polimeri ad alta viscosità “high boilers”: i primi, in entrambi i casi, devono essere sfiatati dal sistema periodicamente al fine di evitare cavitazioni della pompa, ingorghi di vapore o danni meccanici, mentre i secondi sono solubili solo nei fluidi sintetici, fino ad una certa quantità (10-15%).

Il fluido sintetico diatermico ha inoltre il vantaggio di avere un elevato punto di ebollizione che permette quindi di preriscaldare lo stampo a temperature fino a 300 °C.          

Di contro si evidenzia che con l’aumentare della temperatura la conducibilità termica (W/m*°K) diminuisce e il calore specifico (Kcal/Kg*°K) aumenta, sfavorendo la trasmissione del calore.

 

ACQUA SURRISCALDATA PER LA TERMOREGOLAZIONE

A pressione ordinata (760 mm di mercurio) l’acqua pura si mantiene allo stato liquido nei limiti di temperatura compresi tra 0° e 100° C; a 0° solidifica; a 100° evapora.   

 

E’ necessario mantenere l’acqua allo stato liquido anche ad alte temperature (riferimento figura sopra), per ottenere una termoregolazione efficace ed efficiente e per evitare la formazione di calcare.

 

La precipitazione del carbonato di calcio e del carbonato di magnesio (principali componenti delle incrostazioni comunemente chiamate CALCARE), è direttamente proporzionale all’aumento di temperatura ed è massima in corrispondenza della vaporizzazione.

Le apparecchiature di termoregolazione ad acqua surriscaldata devono essere dotate quindi di dispositivi particolarmente affidabili per garantire la pressurizzazione minima in relazione alla temperatura massima raggiungibile.

Tra le proprietà fisico chimiche dell’acqua di maggior rilevanza per la termoregolazione, ricordiamo:

• il calore specifico più elevato tra le comuni sostanze (1 Kcal/Kg/°C) costante alle varie temperature;

• il coefficiente di trasmissione del calore per convezione pari a circa il doppio che nei fluidi oleosi;

• il migliore coefficiente di trasmissione del calore per conduzione, rispetto ai fluidi oleosi;

• le caratteristiche di trasporto termiche costanti entro un largo intervallo di temperatura (a differenza dei fluidi oleosi che presentano, all’aumentare della temperatura, l’aumento del calore specifico e la diminuzione della conducibilità termica);

• l’ininfiammabilità;

• l’economicità: l’acqua da utilizzare non deve avere particolari caratteristiche chimiche se non una durezza totale compresa tra i 10 e 20 °F (Durezza media).

 

E’ possibile quindi utilizzare l’acqua di torri di raffreddamento, pozzi, circuiti chiusi refrigerati, opportunamente filtrata.