Una torre di raffreddamento, denominata anche impianto di evacuazione del calore per evaporazione, è uno scambiatore termico specializzato in cui l’aria e l’acqua entrano in contatto diretto l’una con l’altra allo scopo di diminuire la temperatura dell'acqua. Quando avviene il contatto, un piccolo volume d'acqua evapora, diminuendo di conseguenza la temperatura dell’acqua che circola all’interno della torre. Una torre di raffreddamento fabbricata in origine è un’unità prodotta in serie in uno stabilimento (spedita intera o smontata allo scopo di facilitare il trasporto). I prodotti spediti smontati devono essere installati da personale competente formato/supervisionato dalla società autorizzata. Non sono considerate le torri di raffreddamento costruite sul posto.

Principio di funzionamento

L’acqua, scaldata da un processo industriale o in un condensatore d’aria condizionata (raffreddatore a acqua), è pompata ed inviata alla torre di raffreddamento mediante canalizzazioni. L’acqua è nebulizzata attraverso una serie di ugelli su letti di materiali di riempimento, che rallentano la circolazione dell'acqua nella torre di raffreddamento e che espongono il più possibile la superficie dell’acqua per un contatto aria-acqua massimo. L’acqua che circola nella torre di raffreddamento è esposta all’aria, inviata nella torre da un ventilatore a motore elettrico. Quando l’acqua e l'aria entrano in contatto, una piccola quantità d'acqua evapora, creando un'azione di raffreddamento. L’acqua raffreddata è successivamente rinviata verso il condensatore o l’impianto di trattamento in cui è assorbito il calore. Successivamente è effettuato un nuovo ciclo verso la torre di raffreddamento perché l’acqua sia raffreddata di nuovo.

Esistono due tipi principali di torri di raffreddamento:

  • A circuito aperto
  • A circuito chiuso

Questi tipi di torri di raffreddamento hanno lo stesso obiettivo progettuale sopra descritto. Tuttavia, le torri di raffreddamento a circuito chiuso funzionano nello stesso modo delle torri di raffreddamento a circuito aperto, con un’eccezione: il carico termico da evacuare è trasferito dal fluido di processo (fluido raffreddato) all’aria ambiente mediante una serpentina di scambio termico. La serpentina serve a isolare il fluido di processo dall'aria esterna, affinché rimanga pulito e non contaminato in un circuito chiuso. Ciò crea due circuiti di fluidi distinti: (1) un circuito esterno, in cui l'acqua nebulizzata circola sopra la serpentina e si mescola con l'aria esterna, e (2) un circuito interno, in cui il fluido di processo circola all'interno della serpentina. Durante il funzionamento, il calore è trasferito dal circuito interno all’acqua nebulizzata mediante la serpentina, poi è liberato nell’atmosfera quando evapora una parte dell'acqua.

La configurazione di una torre di raffreddamento può essere generalmente raggruppata in due configurazioni di progettazione basate sul senso della circolazione dell'aria e sul senso della proiezione dell’acqua:

Nella torre di raffreddamento ad acqua a controcorrente, la circolazione dell’aria è ascendente e verticale, a controcorrente con l’acqua calda orientata verso il basso. L’acqua più fredda entra a contatto con l'aria più fredda e più secca per ottimizzare il trasferimento termico ed ottenere prestazioni ottimali.

Nella torre di raffreddamento ad acqua a flusso indotto, la circolazione dell’aria è orizzontale e l’acqua orientata verso il basso incontra l'aria a diverse temperature. Di conseguenza, il trasferimento termico non è sempre ottimizzato.

Tiraggio naturale o tiraggio forzato

La progettazione di una torre di raffreddamento può differenziarsi anche secondo il ventilatore. I ventilatori delle torri di raffreddamento possono essere impiegati in una configurazione di tiraggio naturale o tiraggio forzato:

Tiraggio naturale: Le unità con ventilatore assiale richiedono circa la metà della potenza del motore dei ventilatori delle unità con ventilatore centrifugo di pari dimensioni, e permettono di conseguenza risparmi significativi durante il ciclo operativo. I componenti rotanti di gestione dell’aria degli impianti a tiraggio naturale sono montati al piano superiore dell’unità, riducendo al minimo l’impatto del rumore del ventilatore sui vicini adiacenti e offrendo una protezione massima del ventilatore dal gelo se l’unità funziona con temperature esterne al di sotto degli zero gradi.

Tiraggio forzato: I ventilatori centrifughi sono, intrinsecamente, più silenziosi dei ventilatori assiali, nonostante la differenza sia minima e possa spesso essere compensata dall’applicazione dei ventilatori a basso rumore in opzione e/o un’attenuazione del rumore sulle unità dotate di ventilatore assiale. I componenti rotanti di gestione dell'aria si trovano sul lato dell’ingresso dell'aria alla base delle torri a tiraggio forzato, facilitando l’accesso in occasione degli interventi di riparazione o di manutenzione di routine. Inoltre, a causa della posizione di questi componenti nella corrente d’aria secca in ingresso, la loro durata è più lunga, poiché sono isolati dall’aria satura evacuata.

Vantaggi a valore aggiunto:

  • Incitazione a una concorrenza onesta tra gli stabilimenti
  • Confronto equo tra tutti gli attori, con l’ausilio di una norma industriale unica, che aumenta la fiducia dei clienti
  • Diminuzione dei costi operativi elevati non previsti, grazie a dati certificati
  • Inutilità dei test di performance onerosi sul posto, determinazione dell'azione da condurre se una macchina non supera il test di convalida e determinazione della parte che deve pagare
  • Certificazione dell'impianto di raffreddamento per evaporazione che garantisce prestazioni termiche prima della spedizione

Confrontare per operare la scelta giusta

Per fare la scelta giusta, non vi è nulla di più semplice, basta confrontare i prodotti. Tuttavia, quando le prestazioni degli apparecchi non sono certificate, è praticamente impossibile.

La certificazione permette di effettuare un confronto obiettivo.

  • Le prestazioni dei prodotti sono valutate secondo gli stessi criteri ed i risultati sono espressi in una stessa unità di misura, a prescindere dal paese dove sono fabbricati o commercializzati i prodotti.
  • Le prestazioni di un prodotto certificato sono verificate da un organismo di certificazione imparziale, indipendente e competente.
  • I prodotti certificati sono conformi alle norme.
  • Un prodotto le cui prestazioni sono certificate funzionerà in conformità alle specifiche fornite dal fabbricante.

Prestazioni certificate

  • Caratteristiche certificate conformi alla norma CTI STD-201
  • Temperatura del bulbo umido in ingresso
  • Range di raffreddamento
  • Approccio del raffreddamento
  • Temperatura del fluido di processo
  • Pressione atmosferica