Lo scambiatore di calore, detto anche scambiatore termico, è un’apparecchiatura che consente di scambiare calore tra due fluidi a diversa temperatura. Il trasferimento di energia termica tra i due elementi avviene solitamente attraverso una parete metallica che li separa, evitandone la miscelazione. Data la loro finalità, gli scambiatori di calore rivestono un ruolo fondamentale nella progettazione e realizzazione di impianti industriali e trovano largo impiego in più settori: energetico, chimico, petrolchimico.

In particolare, negli impianti chimici e petrolchimici i processi di lavorazione richiedono una costante termoregolazione, per questo gli scambiatori di calore diventano elementi indispensabili. All’interno di questi impianti, infatti, si lavora spesso con fluidi o idrocarburi volatili ad alta temperatura che necessitano di raffreddamento, o, al contrario, con combustibili che richiedono di essere riscaldati prima di essere inviati a destinazione.

Poiché ogni impianto possiede caratteristiche diverse, è bene selezionare la giusta tipologia di scambiatore termico tenendo in considerazione lo spazio per l’installazione, il budget disponibile e, non per ultimo, le caratteristiche dei fluidi trattati. Infatti, esiste una vasta gamma di scambiatori di calore che, a seconda della modalità in cui avviene lo scambio termico e le peculiarità dei fluidi trattati, presenterà una struttura e un funzionamento differenti. Per non compromettere l’efficienza e la sicurezza dell’impianto è bene dunque scegliere lo scambiatore più adeguato al proprio processo di produzione.

Come scegliere uno scambiatore termico: tipologie ed elementi da considerare

Quando si tratta di scegliere uno scambiatore di calore per un impianto industriale è necessario tenere in considerazione quattro fattori determinanti:

• Tipologia e viscosità dei fluidi trattati (caratteristiche chimiche e fisiche);
• Portata, temperatura e pressione dei fluidi o del gas all’ingresso e all’uscita dello scambiatore;
• Caratteristiche del luogo di installazione;
• Tipologia di scambiatore adeguata.

Per quanto riguarda le tipologie di scambiatori termici, il mercato ogni giorno propone modelli con caratteristiche e modalità di funzionamento diverse in grado di rispondere alle varie esigenze dei committenti. Ad ogni modo, è possibile inserire le numerose tipologie in due macro categorie:

• Scambiatori tubolari: ne esistono varie sottocategorie, a doppio tubo, tubo a spirale, tubo a tubo a seconda delle caratteristiche. In generale, questi modelli funzionano con un fluido che circola all’interno del tubo o più tubi collocati all’interno di un tubo più grande, mentre il secondo fluido attraversa gli spazi tra i tubi interni e quello esterno. Si tratta di modelli di grandi dimensioni che possono sostenere temperature e pressioni molto elevate;
• Scambiatori a piastre: anche per questa categoria esistono vari modelli, tra cui piastre con guarnizioni, piastre saldate o scambiatori a piastre brasate. Comunemente, un modello a piastre è costituito da piastre increspate così da formare dei piccoli condotti finalizzati al passaggio del fluido. I fluidi caldo e freddo fluiscono alternativamente, in modo tale che ogni corrente fredda sia a contatto con due correnti di fluido caldo. Si tratta di modelli molto più compatti e di facile installazione.