Scambiatori di Calore a Piastre

Alta efficienza termica in ingombro ridotto. Smontabili per manutenzione semplice o saldobrasati per alta pressione e fluidi refrigeranti. Dimensionamento tecnico gratuito.

Come funzionano gli scambiatori a piastre

Gli scambiatori a piastre (PHE — Plate Heat Exchanger) trasferiscono calore attraverso un pacco di piastre metalliche sottili e corrugate, separate da guarnizioni (versione smontabile) o brasate (versione BPHE). I due fluidi scorrono in canali alternati: il fluido caldo cede energia al fluido freddo attraverso la parete della piastra, senza mai mescolarsi.

La geometria corrugata a chevron genera una turbolenza intensa anche a basse portate, producendo coefficienti di scambio termico 3–5 volte superiori agli scambiatori a tubi. Il flusso può essere configurato in controcorrente puro — la configurazione più efficiente — permettendo avvicinamenti di temperatura (ΔT terminale) anche di 1–2°C, impraticabili con i tubolari tradizionali.

Il risultato è un'apparecchiatura compatta, flessibile e ad alta efficienza energetica, adatta alla grande maggioranza dei processi industriali che operano tra −30°C e 180°C (smontabile) o fino a 200°C e 30–45 bar (saldobrasato).

Scambiatore di calore a piastre saldobrasato — Roffia srl

Smontabile (gasketed PHE)

  • Piastre: AISI 316L, titanio, Hastelloy C-276
  • Guarnizioni: EPDM, NBR, Viton/FKM, PTFE
  • Pressione max: fino a 25 bar
  • Temperatura: −10 °C ÷ 180 °C (EPDM HT)
  • Potenza: da pochi kW a decine di MW
  • Espandibile: sì, aggiunta piastre in campo

Saldobrasato (BPHE)

  • Piastre: AISI 316L brasate al rame o al nichel
  • Nessuna guarnizione — tenuta permanente
  • Pressione max: fino a 45 bar (brasatura rame)
  • Temperatura: −196 °C ÷ 200 °C
  • Compatto: ideale per refrigerazione e vapore
  • Non smontabile — pulizia chimica CIP

Norme e certificazioni

  • PED 2014/68/UE — marcatura CE obbligatoria
  • EN 13445 — recipienti in pressione non a fuoco
  • EHEDG — igiene per il settore alimentare
  • 3-A Sanitary Standards — latticini e bevande
  • ATEX — zone con atmosfere esplosive
  • FDA / Reg. UE 1935/2004 — contatto alimentare

Principali applicazioni

Riscaldamento e raffreddamento di processo

Negli impianti industriali gli scambiatori a piastre sono impiegati per riscaldare fluidi di processo con vapore o acqua calda, e per raffreddarli con acqua di torre o glicole. La possibilità di avvicinamenti di temperatura elevati consente recuperi termici altrimenti impossibili con i tubolari — riducendo significativamente i consumi di energia primaria. Vedi: efficienza energetica negli impianti industriali.

Settore alimentare e pastorizzazione

Gli scambiatori a piastre in AISI 316L con guarnizioni certificate FDA/EHEDG sono la scelta standard per la pastorizzazione di latte, succhi, birra e bevande. Il flusso turbolento garantisce una distribuzione termica uniforme, il design smontabile permette le ispezioni sanitarie e la pulizia CIP. Nei caseifici e nelle enoteche il PHE è spesso il cuore del ciclo termico produttivo. Approfondisci: componentistica per il settore alimentare.

Sottostazioni e teleriscaldamento

Nelle sottostazioni di teleriscaldamento lo scambiatore a piastre separa la rete primaria (alta temperatura, spesso con additivi anticongelanti) dal circuito secondario dell'utenza. La separazione idraulica protegge l'impianto dell'utente da sovrappressioni della rete e da eventuali contaminazioni. Il saldobrasato è preferito per la sua compattezza e la tenuta affidabile anche con cicli termici continui.

Recupero calore in impianti biogas

Negli impianti biogas gli scambiatori a piastre vengono usati per il preriscaldamento del digestato in ingresso utilizzando il calore del digestato in uscita (recupero energetico del processo di digestione anaerobica) e per il raffreddamento del gas motore (cogenerazione). La versione smontabile è preferita per la facilità di pulizia da eventuali depositi biologici.

Configurazioni e accessori

Monopasso / multipasso
Configurazione canali per ottimizzare T e ΔP
Simmetrico / asimmetrico
Per portate molto diverse tra i due lati
Semi-saldobrasato
Un lato brasato (refrigerante), uno smontabile
Wide-gap / free-flow
Per fluidi con fibre o solidi in sospensione
Doppia parete
Sicurezza alimentare: rilevazione immediata di perdite
Termometri e manometri
Attacchi PT100 e prese di pressione integrate
Telaio in acciaio inox
Per ambienti umidi o applicazioni sanitarie
Guarnizioni ricambio
Fornitura guarnizioni per tutte le marche principali

Domande frequenti

Qual è la differenza tra scambiatore a piastre smontabile e saldobrasato?
Lo scambiatore smontabile (gasketed PHE) è tenuto insieme da bulloni e guarnizioni elastomeriche (EPDM, NBR, Viton). Le piastre possono essere separate per ispezione, pulizia meccanica e sostituzione delle guarnizioni, oppure il numero di piastre può essere aumentato per incrementare la potenza termica senza sostituire l'intera apparecchiatura. È la scelta preferita dove è prevista manutenzione frequente o variazioni future di processo. Lo scambiatore saldobrasato (BPHE) ha le piastre unite tra loro con brasatura al rame o al nichel in forno sottovuoto: nessuna guarnizione, corpo compatto, resistenza di pressione molto superiore (fino a 30–45 bar). Non è smontabile, ma la tenuta permanente lo rende adatto a fluidi aggressivi, refrigeranti e vapore a media pressione. La scelta tra i due dipende dall'applicazione, dal grado di sporcizia del fluido e dalla necessità di manutenzione.
A cosa servono le piastre corrugate negli scambiatori a piastre?
La corrugazione delle piastre (pattern a «chevron» o «aringa» con angolo tipicamente 30–65°) genera turbolenza intensa già a bassi numeri di Reynolds, aumentando drammaticamente il coefficiente di scambio termico rispetto a un flusso laminare in tubo liscio. La turbolenza riduce anche il fouling (depositi): le particelle in sospensione vengono tenute in moto dal flusso turbolento invece di depositarsi sulle superfici. L'angolo del chevron determina il bilanciamento tra efficienza termica e perdita di carico: angolo alto (65°) = alto scambio+alta perdita di carico; angolo basso (30°) = perdita di carico ridotta per fluidi viscosi. I costruttori (Alfa Laval, Swep, Danfoss) propongono modelli a piastre miste (mix di angoli diversi) per ottimizzare entrambi i parametri.
Quali materiali sono disponibili per le piastre?
Il materiale standard per la grande maggioranza delle applicazioni è l'acciaio inossidabile AISI 316L (spessore 0,4–0,6 mm), resistente alla corrosione per acqua, vapore, glicole, molti acidi e basi diluiti, e compatibile con le normative alimentari. Per ambienti più aggressivi si specifica il titanio (acqua di mare, ipoclorito, acidi ossidanti) o Hastelloy C-276 (acidi riducenti concentrati, cloro). La brasatura al rame nei BPHE è incompatibile con ammoniaca e fluidi contenenti solfuri; per questi si usa la brasatura al nichel. Le guarnizioni degli scambiatori smontabili sono in EPDM (acqua, vapore fino a 180°C), NBR (oli minerali), Viton/FKM (idrocarburi, solventi) o PTFE (chimica spinta).
Come si calcola il numero di piastre necessario?
Il dimensionamento parte dall'equazione fondamentale Q = U × A × ΔTLM: Q è la potenza termica richiesta (kW), U è il coefficiente globale di scambio (W/m²K, tipicamente 3.000–7.000 per acqua-acqua), A è la superficie di scambio totale (m²), ΔTLM è la differenza di temperatura logaritmica media tra i due flussi. Il numero di piastre si ricava dividendo la superficie totale per la superficie di una singola piastra. Nella pratica il calcolo viene eseguito con software specifici del costruttore — Alfa Laval LMTD, Swep SSP, ecc. — che ottimizzano anche la perdita di carico nei due circuiti. Il team di Roffia esegue gratuitamente il dimensionamento fornendo fluidi, temperature di ingresso/uscita e portate.
Gli scambiatori a piastre sono adatti per il vapore?
Sì, con alcune precisazioni. Gli scambiatori smontabili possono gestire vapore saturo fino a circa 180°C e 10 bar con guarnizioni EPDM ad alta temperatura. I saldobrasati al rame gestiscono vapore saturo fino a 200°C e 30 bar circa. Per vapore surriscaldato o pressioni superiori è necessario valutare con il costruttore o optare per uno scambiatore a fascio tubiero. Un aspetto critico con il vapore è il controllo della condensa: lo scambiatore deve essere installato in modo che la condensa defluisca liberamente verso lo scaricatore, evitando il ristagno che riduce drasticamente la superficie di scambio attiva (fenomeno di allagamento).
Quanto spesso vanno puliti gli scambiatori a piastre?
La frequenza dipende dalla qualità dei fluidi. Con acqua trattata (durezza <10°f, pH 7–8,5) un moderno scambiatore a piastre ha intervalli di pulizia chimica (CIP) annuali o pluriennali. Con acqua di pozzo non trattata o acque dure si formano incrostazioni di carbonato di calcio che richiedono CIP (circolazione di acido citrico o fosforico diluito) ogni 6–12 mesi. Nei processi alimentari con prodotti proteici (latte, succhi) la pulizia CIP è parte integrante del ciclo produttivo (giornaliero o per ogni lotto). In caso di particolari pesanti o fanghi si preferisce lo smontaggio meccanico. La versione smontabile è sempre preferibile quando si prevede pulizia meccanica frequente.

Dimensionamento scambiatori a piastre

Inviateci fluidi, temperature di ingresso/uscita, portate e potenza richiesta. Il team tecnico Roffia esegue il dimensionamento e vi propone la soluzione più efficiente con preventivo dedicato.

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