Lo scambiatore in PTFE? Meglio se “armato”

Con il suo know-how nella trasformazione del PTFE, Fluortecno risolve le problematiche dei propri clienti in campo industriale. L’azienda realizza soluzioni innovative, tra cui gli scambiatori Guardian^TM e un’ampia gamma di componenti in perfluorolastomeri per applicazioni critiche.

Fondata nel 1971, Fluortecno nasce come trasformatore e terzista nella trasformazione del PFTE, seguendo tutta la filiera della lavorazione, dalla polvere allo stampaggio. Nel tempo l’azienda si è strutturata per creare nostri prodotti, come gli scambiatori HPTFE+SIC brevettati Guardian, e componenti per diverse applicazioni: guarnizioni (Guaflon™; Guaflon EXD™ il PTFE antistatico) e componenti rivestiti in PTFE quali valvole, tubazioni rigide, flessibili e compensatori di dilatazione.

In particolare, lo scambiatore Guardian^TM combina l’esperienza maturata dall’azienda nella trasformazione del PTFE con la conoscenza dei processi produttivi per la realizzazione dell’armatura interna in acciaio.

GUARDIAN™: lo scambiatore ‘armato’ in PTFE

Lo scambio termico è certamente una delle più importanti tra le operazioni dell’industria chimica presentandosi con estrema frequenza praticamente in tutti i processi e trovando applicazione nelle forme più svariate. Gli apparecchi utilizzati sono gli scambiatori di calore.

Gli scambiatori di calore a fascio tubiero GUARDIAN™ costituiscono un’alternativa obbligata qualora si utilizzino media aggressivi in condizioni di processo critiche.

Afferma Flavio Guastallo, attuale titolare dell’azienda insieme al fratello Mauro: “I nostri scambiatori sono equipaggiati con il migliore materiale per guarnizioni, il Kaflon 790P™, mentre le boccole filettate sono realizzate in Guaflon™, un PTFE caricato/modificato con un alto modulo elastico. Utilizziamo materie prime di qualità, come la mescola Kaflon™ (perfluoroelastomero di ultima generazione), resistente all’aggressione chimica e allo stress meccanico. Realizziamo il fascio tubiero degli scambiatori Guardian con il Carburo di Silicio – SiC Hexoloy SA, materiale resistente alle sollecitazioni e corrosione.

Acquistiamo i tubi calibrati esclusivamente da Saint Gobain Performance Ceramics, che ci garantisce la purezza e l’integrità del materiale lavorato. Lunghi 4560, spessi 2 mm e testati a elevatissime pressioni, le verghe arrivano dagli Stati Uniti nel nostro stabilimento di Calcio (BG), vengono quindi tagliate su misura e ricollaudate in pressione previa analisi visiva. Ciò ci consente di essere estremamente rapidi anche nel servizio di manutenzione post vendita garantendo anche la reperibilità di tutti i ricambi anche a distanza di tempo.”

Gli elementi costitutivi

Gli scambiatori di calore a fascio tubiero GUARDIAN™ costituiscono un’alternativa obbligata qualora si utilizzino media aggressivi in condizioni di processo critiche. Essi Vediamo quali sono gli elementi costitutivi di questi scambiatori.

• Mantello tubolare. Il mantello, oltre a collegare le piastre per racchiudere nel loro interno il fascio di tubi, è destinato a portare i bocchelli di entrata e di uscita del fluido in esso circolante. La posizione dei bocchelli risulterà vincolata dal tipo di scambiatore, dalla sua funzione e dalla posizione dei setti.
• Calotte. I coperchi o calotte hanno la funzione di racchiudere e distribuire ai tubi del fascio il fluido in arrivo, di invertire il suo moto, se lo scambiatore è a più passaggi, e di raccoglierlo convogliandolo poi al bocchello di uscita. Le calotte possono essere costruite in varie forme a seconda della soluzione di installazione (orizzontale, verticale, multipasso, ecc.)
• Piastre tubiere. Le piastre tubiere sono il punto nevralgico dello scambiatore. Hanno il compito di separare i fluidi di processo garantendo una tenuta duratura e una inerzia chimica a pressochè tutti i fluidi.
• Fascio di tubi. Può essere realizzato in svariati materiali. Lo standard adottato per gli scambiatori GUARDIAN™ è il carburo di silicio (SiC – Hexoloy SA) scelto per le caratteristiche termomeccaniche di assoluto rilievo.
• Diaframmi. L’impiego dei diaframmi deriva dalla necessità di guidare opportunamente la corrente di fluido che scorre nel mantello e di realizzare velocità tali da impedire che il coefficiente di scambio scenda a valori troppo bassi. I diaframmi montati sullo scambiatore sono trasversali cioè disposti su piani normali all’asse dell’apparecchio e debbono essere forati in corrispondenza dei tubi. Per facilitare l’assemblaggio dello scambiatore e le operazioni di manutenzione è necessario lasciare un certo gioco che dipende dalle tolleranze ammesse nella costruzione dell’apparecchio. I diaframmi devono presentare aperture di drenaggio nella parte inferiore per assicurare l’allontanamento del liquido eventualmente raccoltosi per condensazione o, in caso di arresto della marcia dello scambiatore, lo svuotamento dell’apparecchio.

In ogni caso, la scelta dei materiali per la fabbricazione dei diversi componenti dello scambiatore a fascio tubiero dipende dalle specifiche di progetto. Ogni scambiatore di calore è progettato, costruito e marcato CE in accordo ai requisiti essenziali di sicurezza della Direttiva 97/23/CE PED. Tali attrezzature, in accordo con il punto 2.1.1 della Direttiva e con la linea guida 2/4, sono considerati come recipienti, costituiti da uno o più scomparti, progettati e costruiti per contenere fluidi pressurizzati. Possono avere la funzione sia di riscaldare una corrente fredda a spese di una corrente calda sia quella propria dei condensatori ossia apparecchi nei quali avviene la condensazione di vapori (eventualmente parziale o con sottoraffreddamento del condensato e conseguente raccolta).

Gli scambiatori di calore a fascio tubiero possono essere utilizzati quindi come condensatori. refrigeranti. ribollitori, quench boiler (recuperatori di calore), riscaldatori, vaporizzatori.

Tre diverse esecuzioni

GUARDIAN™ 1: Lo scambiatore di calore GUARDIAN™ G 1.0 è particolarmente indicato per applicazioni che prevedano temperature fino a 200 °C e 6 bar di pressione. La speciale piastra in PTFE armato conferisce al sistema una resistenza strutturale unica nel settore degli scambiatori a fascio tubiero con tubi in carburo di silicio. La tenuta tubi-piastra è garantita da un sistema formato da o-ring in perfluoroelastomero Kaflon^® (www.kaflon.com) e da boccole in Guaflon™.

Qualora l’applicazione preveda pressioni superiori ai 6 bar (9/10 bar e oltre) è disponibile lo scambiatore modello G 1.0 HD – Heavy Duty (HD), che beneficia di una piastra metallica di supporto posto dal lato mantello della piastra in PTFE.

GUARDIAN™ 2: qualora il fluido di processo fosse particolarmente pericoloso e il suo confinamento assolutamente critico la G.M.I. ha sviluppato la tecnologia Guardian™ 2 che prevede una ridondanza sul sistema di tenuta con una camera di sicurezza che permette l’inserimento di sonde, spie e allarmi indicativi di un’eventuale perdita.

Gli scambiatori di classe GUARDIAN™ 2 contano su doppio sistema di tenuta montato su altrettante piastre di separazione, di cui una lato processo in PTFE armato e l’altra lato servizio in acciaio. Tra le due piastre una camera di sicurezza può essere all’occorrenza pressurizzata oppure lasciata a pressione atmosferica ed eventualmente collegata ad un circuito per la raccolta di perdite.

Tale accorgimento, oltre al particolare sistema doppio di tenuta, costituisce una barriera insormontabile a eventuali perdite di fluido di processo o di servizio. Il fatto che la seconda piastra di separazione sia in metallo obbliga a conoscere a priori se il fluido di processo sarà posto in circolazione dal lato tubi o dal lato mantello.

Qualora si desiderasse disporre della libertà di porre in circolazione un fluido aggressivo alternativamente dal lato tubi e dal lato mantello, è disponibile la versione Guardian™ 2MP – MutiPurpose che prevede l’utilizzo del PTFE armato per entrambe le piastre.

GUARDIAN™ 3: come gli scambiatori GUARDIAN™ 2 anche i GUARDIAN™ 3 presentano più punti di tenuta su ogni singolo tubo con interposta camera di sicurezza che può essere pressurizzata o lasciata a pressione atmosferica.

I GUARDIAN™ 3 hanno tre tenute ai fluidi; due di queste sono collocate sulla piastra di separazione principale in PTFE e armato, mentre la terza è collocata sulle piastre di separazione ausiliarie in acciaio inossidabile. Anche per i Guardian™ 3 sarà quindi necessario conoscere a priori se il fluido di processo verrà posto in circolazione dal lato tubi o dal lato mantello al fine di disporre la piastra in PTFE armato di conseguenza.

È però disponibile una versione MutiPurpose con entrambe le piastre in PTFE e armato, versione denominata GUARDIAN™ 3MP. Tale versione costituisce il massimo grado di versatilità e sicurezza raggiungibile dagli scambiatori di calore attualmente in commercio grazie alla doppia ridondanza dei sistemi di tenuta e grazie alla particolare configurazione delle piastre in PTFE armato.

Forniture significative

Ad esempio, per un grande player mondiale della siderurgia, l’azienda ha effettuato una fornitura di scambiatori di calore in carburo di silicio per il trattamento degli acidi esausti nel circuito di decapaggio con linee acciaio rivestito PTFE con compensatori di dilatazione PN16.

Nel settore chimico farmaceutico è stato realizzato su quasi 100 mq di superficie un impianto con scambiatori GUARDIAN 3MP-MultiPurpose in skid. Tale versione costituisce il massimo grado di versatilità e sicurezza grazie alla doppia ridondanza dei sistemi di tenuta e alla particolare configurazione EVO delle piastre in PTFE armato.

www.guastallo.com