La continuità operativa rappresenta un obiettivo sempre più sfidante all’interno delle linee di produzione industriali. Molteplici fattori, infatti, possono causare un fermo macchina con impatti più o meno gravosi per l’intero processo produttivo.
Le maggiori criticità riguardano la gestione del calore: performance e usura dei macchinari sono legate anche alla temperatura di esercizio. Inoltre, i componenti elettronici risentono delle variazioni termiche a cui possono rispondere con guasti non programmati che arrivano a compromettere l’efficienza globale degli impianti.
Una soluzione alla gestione della temperatura interna alle linee di produzione è data dai tubi raffreddatori Vortex.
In questo approfondimento esaminiamo nel dettaglio il loro funzionamento e i contesti nei quali si può maggiormente beneficiare di questi dispositivi.
Il surriscaldamento negli impianti produttivi
Prima di tutto occorre analizzare il surriscaldamento non controllato che si produce all’interno degli ambienti produttivi. La risposta tradizionale che vede impiegati condizionatori d’aria a gas refrigerante o semplici elettroventole non si dimostra soddisfacente per contesti gravosi in cui lo stress termico è particolarmente elevato o dove sono presenti polveri sottili o nebbie d’olio.
Nello specifico, la gestione del calore è fondamentale per evitare che il surriscaldamento generi danni peggiori in armadi e quadri elettrici e durante l’utilizzo di particolari macchinari.
Vediamo qualche esempio.
Polveri e alte temperature: una criticità per i quadri elettrici
L’aumento di componenti elettronici dovuto alla progressiva digitalizzazione e automazione dei processi ha reso notevolmente più complessi e articolati i quadri elettrici. Al loro interno, infatti, vengono dissipate ingenti quantità di calore che, se non opportunamente ridotte e controllate, oltre a mettere a repentaglio l’operatività, riducono nel complesso la vita utile degli stessi componenti.
Per questa ragione, la gestione termica all’interno dei quadri elettrici diventa un elemento cardine per assicurare il corretto funzionamento degli impianti e la continuità operativa.
Inoltre, in ambienti quali officine meccaniche, fonderie o reparti di trasformazione, i quadri elettrici sono esposti a contaminanti come polveri metalliche e di molatura, nebbie d’olio, vapori e particolato sottile.
Questi agenti ambientali non solo rappresentano una criticità per i quadri elettrici, ma riducono sensibilmente l’azione di raffrescamento operata dai sistemi tradizionali amplificando la possibilità di guasti e fermi.
Lavorazioni meccaniche a secco e stress termico
Le lavorazioni a secco o dry machining in operazioni quali fresatura, foratura, tornitura e maschiatura hanno subito un incremento considerevole. All’origine di questa crescita ci sono la riduzione dell’impatto ambientale di questo tipo di lavorazioni ma anche il contenimento dei costi.
In questa tipologia di operazioni, il fatto che non sia presente un fluido refrigerante causa però un aumento considerevole delle temperature tra utensile e pezzo lavorato.
Se non è presente un sistema di raffreddamento idoneo è facile incorrere in una rapida usura dei macchinari oltre al degrado, alla deformazione o alla dilatazione termica del pezzo lavorato.
Anatomia e funzionamento del raffreddatore a tubo Vortex
La tecnologia dei tubi di raffreddamento Vortex offre soluzioni per la gestione dello stress termico locale in ambienti difficili o gravosi. Analogamente, questi dispositivi sono altrettanto validi in contesti che richiedono un’azione istantanea, localizzata ed efficiente.
Analogamente alle lame d’aria industriali, particolarmente indicate per pulire e asciugare superfici e prodotti, i raffreddatori Vortex sfruttano l’aria compressa per il contenimento della temperatura.
Studiamo più da vicino questi dispositivi.
Il flusso dell’aria compressa e la separazione in due frazioni
L’aria a temperatura ambiente entra come aria compressa nel raffreddatore Vortex e viene convertita in due flussi di aria separati: uno freddo e uno caldo.
Il funzionamento del dispositivo si basa su un fenomeno fluidodinamico secondo cui l’aria in ingresso entra in una camera cilindrica dove si crea un vortice d’aria. L’energia cinetica prodotta dalla rotazione di questo vortice viene trasferita verso l’esterno, riscaldando l’aria periferica. Una valvola di scarico posta all’estremità opposta del tubo permette di regolare parte di quest’aria calda mentre all’interno, l’aria rimasta crea un secondo vortice concentrico che viaggia in direzione opposta verso lo scarico freddo.
Il flusso interno nel percorso di ritorno cede la propria energia termica all’altro vortice facendo in modo che dalla valvola di scarico esca aria calda controllata mentre da quello freddo esca un getto di aria secca gelida, capace di raggiungere temperature sensibilmente più basse rispetto a quella dell’aria compressa in ingresso fino a -35°C.
Nessuna parte in movimento e semplicità di installazione
Un raffreddatore Vortex, quindi, funziona senza componenti elettrici, pistoni o elementi meccanici e senza dover utilizzare circuiti di fluidi refrigeranti. L’assenza di questi elementi garantisce il funzionamento continuo del raffreddatore ed evita l’usura di componenti che semplicemente non sono presenti.
La manutenzione della struttura perciò è minima e si limita al controllo dei filtri perché il resto è realizzato in materiali come l’alluminio anodizzato o l’acciaio inossidabile.
Infine, l’installazione sia sui quadri elettrici che su macchinari e utensili risulta rapida. Per i primi, il dispositivo si inserisce nella carpenteria dell’armadio sfruttando i fori standard da fustellatura mentre per macchinari e utensili può essere posizionato dove occorre utilizzando basi magnetiche e tubi flessibili snodabili.
I raffreddatori Vortex nel catalogo Airex: descrizione e analisi delle prestazioni tecniche
Airex mette a disposizione una gamma di tubi raffreddatori Vortex suddivisi in tre tipologie, capaci di soddisfare le esigenze applicative di differenti reparti industriali.
Scopriamone i dettagli.
Raffreddatori per quadri elettrici
Nel caso di armadi e quadri elettrici, i raffreddatori destinati a questo uso specifico vengono progettati con una taratura preimpostata e bloccata al 70%. Questa scelta nasce per bilanciare il delta termico con il volume dell’aria fredda introdotta all’interno dell’armadio: in questo modo il consumo pneumatico è fissato e la prestazione termica ottenuta è costante ed è pari a un valore di 19°C in meno rispetto alla temperatura dell’aria in ingresso.
- Frazione fredda: fissa al 70%
- Consumo pneumatico a 5,5 bar: fissato a 284 L/min
- Prestazione termica: -19°C rispetto all’aria in ingresso
Raffreddatori per lavorazioni meccaniche a secco
Si tratta di raffreddatori destinati ad un uso non continuo con utensili da taglio e componenti all’interno di torni, frese e centri di lavoro CNC. Si compongono di un sistema di fissaggio rapido che viene completato da un terminale flessibile direzionabile. L’operatore può regolare la taratura tra il 30% e il 70%. Il consumo pneumatico varia in base alla dimensione dell’ugello e al grado di apertura della valvola, così come la prestazione termica ottenuta, che può arrivare a -35°C quando la frazione fredda è impostata sui valori minimi.
- Frazione fredda: regolabile manualmente 30%-70%
- Consumo pneumatico a 5,5 bar: da 284 L/min a 994 L/min
- Prestazione termica: da -19°C a -35°C rispetto all’aria in ingresso
Raffreddatori a tubo con generatore interno variabile
La terza tipologia di raffreddatori proposta dal catalogo Airex si caratterizza per la massima flessibilità di integrazione da parte di costruttori di macchine e impiantisti. Ciò significa che resa termica e portata dell’aria vengono personalizzate sostituendo il generatore interno.
Questo tipo di raffreddatori è indicato per applicazioni particolari come il raffreddamento di punti di saldatura, adesivi termofusibili, campioni in laboratorio e per le linee di stampaggio della plastica.
- Frazione fredda: regolabile 30%-70%
- Consumo pneumatico a 5,5 bar: da 284 L/min a 994 L/min a seconda del generatore installato
- Prestazione termica: da -19°C a -35°C rispetto all’aria in ingresso
Quando conviene il raffreddatore Vortex rispetto ad altri sistemi
La scelta di un raffreddatore porta numerosi vantaggi: come abbiamo visto è una soluzione particolarmente indicata in settori in cui sono presenti polveri sottili o nebbie d’olio. In questi contesti negli impianti tradizionali lo scambiatore di calore esterno è spesso soggetto ad intasamento. Al contrario un raffreddatore Vortex immette aria pulita e filtrata all’interno del quadro generando una leggera pressurizzazione positiva che funziona da protezione attiva nei confronti dei contaminanti.
Inoltre, in comparti in cui si registrano temperature estreme, per esempio dove sono presenti presse di stampaggio, impianti di trattamento termico o forni, i condizionatori a compressore spesso vanno in blocco. In queste circostanze, invece, i tubi Vortex possono lavorare regolarmente e vengono impiegati in ambienti che raggiungono 80°C.
Considerata l’importanza della continuità operativa, la riduzione di interventi di manutenzione e la diminuzione del rischio di fermo impianto rappresentano due elementi a favore dei raffreddatori se confrontati con altri sistemi.
In ultimo ma non meno importante, la soluzione offerta dai raffreddatori Vortex non adotta fluidi refrigeranti e per questo risulta sostenibile e annulla gli obblighi di conformità ambientale che richiedono di registrare le apparecchiature che invece li utilizzano, senza imporre quindi verifiche periodiche e smaltimento dedicato a fine vita.
La consulenza tecnica Airex
L’esperienza acquisita da Airex nel settore dell’aria compressa ci rende il partner ideale per le aziende che vogliono migliorare le performance dei propri impianti con soluzioni specifiche.
Il nostro know how tecnico dà valore ad una consulenza che conosce nel dettaglio non solo il funzionamento e gli aspetti operativi degli impianti ma anche le necessità legate a costi e consumi.
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