Scaricatore di condensa: manutenzione SMART e LOCTITE® Pulse

Uno scaricatore di condensa è un dispositivo utilizzato per scaricare il liquido di condensa (per lo più acqua) eventualmente prodotto dal funzionamento di una macchina termica di qualsiasi tipo.

A livello domestico, un esempio comune è lo scarico di condensa della pompa di calore: l’acqua di scarico fuoriesce dall’unità esterna durante la fase di riscaldamento a causa del periodico ciclo di sbrinamento.

Il tema è ben più complesso e critico quando si parla di impianti industriali. La circolazione di vapore ad alta pressione e temperatura è la principale caratteristica di qualsiasi apparecchio generatore di vapore (caldaia). Il calore prodotto (ad esempio, dalla combustione di un carburante) trasforma l’acqua in vapore, che può essere utilizzato per convertire l’energia termica in energia meccanica ed elettrica. 

In questo caso, a cosa servono gli scaricatori di condensa (denominati anche trappole vapore o, più comunemente, condensini)? La loro funzione è quella non solo di scaricare il condensato non appena si forma, ma anche di allontanare aria e altri gas non condensabili (es. CO₂, azoto), migliorando così l’efficienza dell’impianto, il tutto senza farvi fuoriuscire il vapore stesso. 

Scaricatore di condensa: funzionamento e tipologie 

Esistono diverse tipologie di scaricatori di condensa. In tutti i casi, in pratica, si tratta di valvole automatiche di controllo dello scarico di condensa: si aprono e si chiudono da sé quando necessario. 

Ciò che differisce è il meccanismo con cui avviene tale commutazione e le prestazioni variabili che ne derivano. È importante conoscere e comprendere le peculiarità di ciascun tipo di scaricatore al fine di effettuare la scelta più corretta e consona alle proprie esigenze d’impiego. In base al principio di funzionamento, gli scaricatori di condensa possono essere classificati in tre grandi famiglie.

Scaricatore di condensa meccanico

Gli scaricatori di condensa meccanici sfruttano la differenza tra il peso specifico della condensa e quello del vapore: il liquido è più denso e quindi si accumula sul fondo del sistema. 

Scaricatore di condensa a galleggiante

Lo scaricatore di condensa a galleggiante afferisce a questa categoria. Il galleggiante sale e scende in relazione al livello della condensa. La spinta idrostatica viene quindi usata per azionare un otturatore che apre/chiude la sede di scarico, liberando rapidamente quantitativi di condensa di notevole entità. 

Scaricatore di condensa termico

Lo scaricatore di condensa termodinamico, invece, si basa sulle proprietà termodinamiche di condensa e vapore. È caratterizzato dal movimento di un otturatore a disco nella camera in cui alloggia. La pressione fa sollevare il disco e la condensa fuoriesce dalla sede. Non appena la condensa evapora nuovamente e/o arriva vapore, il disco viene premuto sulla sede e la chiude. La successiva condensazione del vapore provoca il risollevamento del disco e, quindi, l’inizio di un nuovo ciclo di scarico. Gli scaricatori termodinamici sono paragonabili agli scaricatori meccanici per capacità e prontezza di scarico.

Scaricatore di condensa termostatico

Gli scaricatori termostatici, infine, rimuovono la condensa attraverso la differenza di temperatura del vapore rispetto alla fase liquida. La valvola viene azionata attraverso l’espansione e la contrazione di un elemento esposto al calore del vapore o della condensa. 

Scaricatori di condensa: l'importanza di una corretta manutenzione 

Negli impianti industriali che prevedono l’utilizzo di apparecchiature a vapore possono trovarsi ad operare contemporaneamente moltissimi scaricatori di condensa. Dal loro buon funzionamento dipendono l’efficienza dei macchinari, la razionalizzazione delle risorse e la sostenibilità del ciclo produttivo. 

Un guasto a uno scaricatore di condensa può avere conseguenze rilevanti. Se lo scarico di condensa è inefficiente, aumenta il rischio di danneggiare l’intero impianto, costringendo a lunghi tempi di fermo macchina mettendo in pericolo la sicurezza degli operatori. 

Quando il vapore presente nella condotta di scarico viene espulso insieme alla condensa, anziché essere completamente separato prima di essere rilasciato, negli scaricatori di condensa si verifica un fenomeno che prende il nome di "blow-through". Le ragioni per le quali tale fenomeno si verifica possono essere duplici:

1. Eccessiva velocità del vapore: comporta difficoltà nella separazione tra il vapore e la condensa
2. Inaccuratezza in fase di progettazione: l’errata impostazione dell’unità di scarico o un difetto strutturale dello scarico stesso causano l’inefficace separazione della condensa dal vapore e, dunque, un funzionamento tutt’altro che corretto.

Il rischio associato a tale fenomeno è, principalmente, legato alla perdita di energia e alla potenziale riduzione dell'efficienza complessiva del sistema. Quando il vapore viene espulso insieme alla condensa, si perdono entrambi i benefici energetici della condensa a bassa pressione e del vapore a una pressione maggiore. 

Altro rischio è quello della creazione di problemi operativi, quali ad esempio una minore efficienza termina nell’utilizzo del vapore, problemi di surriscaldamento o condizioni indesiderate che si verificano nei processi a valle. Inoltre, il blow-through è un fenomeno che può influenzare negativamente la capacità delle apparecchiature di ricevere correttamente la condensa, causando un funzionamento inefficiente o addirittura guasti. 

Pertanto, la progettazione e la gestione degli scaricatori di condensa in modo adeguato evita tale fenomeno,  garantendo un’efficienza ottimale del sistema di scarico della condensa. Non solo, anche la creazione di un adeguato piano di manutenzione risulta essere di fondamentale importanza per valutare periodicamente le prestazioni degli scaricatori. Ciò può essere fatto mediante:

• Metodo visivo. Richiede buone capacità di osservazione. Il tecnico che valuta la trappola deve essere in grado di distinguere chiaramente tra una perdita anomala di vapore e il normale fenomeno di evaporazione del condensato in fase di scarico. Ovviamente, non è garantita la rilevazione dei malfunzionamenti che occorrono successivamente all'ispezione visiva.
• Metodo sonoro. I meccanismi coinvolti nel funzionamento degli scaricatori di vapore generano suoni di frequenze soniche e supersoniche. L’uso di particolari apparecchiature acustiche può quindi risultare utile nell’identificare dispositivi difettosi.
• Metodo della temperatura. È meno affidabile dei precedenti in quanto la temperatura del condensato e del vapore saturo sono approssimativamente uguali, rendendo difficile distinguerli in base a questo parametro.

In mancanza di personale addetto alla manutenzione, gli intervalli fra le ispezioni manuali – svolte secondo i metodi suddetti – potrebbero allungarsi oltremodo, protraendo nel tempo eventuali malfunzionamenti degli scaricatori. I tempi lunghi potrebbero quindi determinare significative perdite energetiche, oltre all’aumento dei consumi di combustibile e delle emissioni di CO₂.

D’altra parte, ravvicinare eccessivamente le ispezioni manuali per monitorare costantemente numerosissimi scaricatori di condensa richiederebbe un investimento notevole in spese di manodopera.

LOCTITE® Pulse è la soluzione ideale per il monitoraggio intelligente degli scaricatori di condensa, in grado di rispondere alle sfide sopra elencate e di aiutare le imprese a ridurre i costi, ottimizzando l’efficienza delle attività produttive. 

LOCTITE® Pulse e manutenzione SMART per scaricatori di condensa

Le tecnologie LOCTITE® Pulse si basano sull’acquisizione di dati da parte di sensori installati sui macchinari critici, che vengono costantemente monitorati così da rilevare guasti o malfunzionamenti.

La prima soluzione IoT (Industrial Internet of Things), introdotta da Henkel nel 2021, è stata la flangia intelligente. Un sensore basato su l'innovativa tecnologia dei nanotubi di carbonio, (in grado di rilevare anche le perdite più piccole), viene avvolto attorno alla flangia in combinazione con un sistema di contenimento secondario, il quale impedisce alla perdita di disperdersi nell’ambiente per un certo periodo di tempo. I dati raccolti dal sensore vengono acquisiti costantemente da un dispositivo edge alimentato a batteria, il quale li trasmette al cloud per l’elaborazione e l’archiviazione.

A maggio 2023 il portfolio LOCTITE® Pulse è stato ampliato con l’introduzione sul mercato dello scaricatore di condensa intelligente. Grazie a sensori a elevata sensibilità, in grado di rilevare la più piccola variazione di temperatura, il dispositivo acquisisce informazioni continue sullo stato di salute dell’apparecchiatura. I sensori vengono incollati, sia in entrata che in uscita dello scaricatore di condensa, utilizzando l’adesivo epossidico LOCTITE® EA 9492 e ulteriormente fissati per mezzo del nastro autoagglomerante siliconico LOCTITE® SI 5075. Infine, sono collegati all’unità di acquisizione dati (DAU). I dati raccolti dal sistema vengono trasmessi a un gateway – che va installato entro 10 metri dalla DAU – e da qui al cloud LOCTITE®.

La piattaforma online LOCTITE® Pulse consente agli operatori e agli addetti alla manutenzione di monitorare lo stato dei propri macchinari 24/7, 365 giorni l’anno tramite un’unica web app.

Con LOCTITE® Pulse è possibile inserire sensori nei sistemi di controllo tradizionali senza dover interrompere le attività produttive, riqualificando gli impianti (retrofitting) e rendendosi indipendenti dagli OEM. 

LOCTITE® Pulse viene fornito con un set personalizzato di sensori e relativi accessori, oltre a un abbonamento su base mensile o annuale per ciascun dispositivo. 

Conclusioni

LOCTITE® Pulse è la risposta di Henkel alle esigenze di manutenzione intelligente basata sui dati dell’Industria 4.0. Ma flange e trappole vapore smart non sono tutto. Henkel sta lavorando al lancio di altre soluzioni per il monitoraggio intelligente in diversi settori, che saranno sempre gestite attraverso un’unica app, LOCTITE® Pulse. Il nostro lavoro di ricerca continua: restate aggiornati per conoscere tutte le novità in arrivo! 

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