CENTRALE TERMICA MANUTENZIONE CENTRALE TERMICA LOCALE CALDAIE AGENZIA DELLE DOGANE DI CAGLIARI

La AL.COR.SRL si occupa anche di manutenzione , progettazione e realizzazione di grandi impianti idraulici, elettrici e termoidraulici. Oggi vi vogliamo parlare delle centrali termiche e le foto che vedrete nel blog sono le foto della Centrale termica locale caldaia del nostro cliente Agenzia delle Dogane di Cagliari. Nello specifico approfittiamo di questa presentazione per dare qualche indicazione su come devono essere progettate e realizzate le entrali termiche. Primo aspetto che analizzeremo sono le importanti disposizioni normative che possiamo suddividere in due parti;

quelle obbligatorie, stabilite da leggi, decreti e circolari ministeriali;

e quelle facoltative , emanate da Enti quali l'UNI e il CEI.

Secondo aspetto che analizzeremo e di cui parleremo sara' dedicato alla realizzazione di un locale caldaia e relativo condotto dei fumi;

successivamente prenderemo in esame le prestazioni, la messa in opera e le possibili anomalie di funzionamento dei principali componenti delle centrali

ed infine illustreremo il separatore idraulico: un prodotto destinato ad assumere un ruolo sempre più importante nel modo di concepire e realizzare i circuiti idraulici in generale, e le centrali termiche in particolare.

Le prescrizioni da rispettare riguardano:

la produzione del calore;

la sicurezza;

la protezione e il controllo degli impianti.

Le prescrizioni che riguardano la produzione di calore possiamo riassumerle così;

1. come costruire il locale caldaia;

2. come dimensionare e realizzare i condotti per fumi;

3. quali sono le distanze da rispettare nella posa in opera delle caldaie;

4. dove installare i serbatoi per il combustibile;

5. come alimentare i bruciatori.

Tali prescrizioni sono contenute nell’ambito delle seguenti leggi e norme:

LEGGE 615 – 13.07.66

Provvedimenti contro l’inquinamento atmosferico.

D.P.R. 1.391 – 22.12.70

Regolamento per l’esecuzione della Legge 615 contro l’inquinamento atmosferico.

CIRCOLARE 73 – 29.07.71

Norme di sicurezza per impianti termici ad olio combustibile e gasolio.

UNI/CIG 8042 – 04.98

Bruciatori di gas – prescrizioni di sicurezza.

UNI/CTI 9615 – 12.90

Calcolo delle dimensioni interne dei camini.

D.M – 12.04.96

Regola tecnica di prevenzione incendi per la progettazione, costruzione ed esercizio degli impianti termici alimentati da combustibili gassosi

Per quanto concerne invece le prescrizioni che riguardano la sicurezza, la protezione e il controllo degli impianti valgono le disposizioni dell’ISPESL, e cioè il D.M. 1.12.75 e le relative specifiche della Raccolta R: disposizioni per le quali si rinvia alla vasta documentazione Caleffi, costituita da: schede tecniche, note informative di prodotto e depliants.

Andiamo ad analizzare fase per fase e pezzo per pezzo tutto cio' che compone una centrale termica e quali componenti bisogna tener presenti per poterla progettare e realizzare.

EVACUAZIONE DEI FUMI

Le canne fumarie e i canali da fumo (cioè i canali che collegano fra loro le caldaie e le canne fumarie) devono essere realizzati secondo quanto richiesto dalla legge 615/66

Inoltre le canne fumarie devono essere dimensionate e realizzate in base alla norme UNI/CTI 9615/90 e UNI/CIG 7129/92: norme che impongono la realizzazione di canne fumarie:

impermeabili ai gas e termicamente isolate;

con andamento verticale;

con sviluppo senza strozzature;

con camera per la raccolta dei materiali solidi; con comignolo a norma UNI 7129.

CALDAIE

Per la loro messa in opera e per il loro corretto funzionamento vanno considerati sia aspetti normativi che funzionali.

Gli aspetti normativi riguardano le distanze di rispetto (fra caldaia e pareti) imposte dalla circolare e dal decreto sotto specificati.

Gli aspetti funzionali riguardano invece l’esigenza di proteggere le caldaie con dispositivi atti ad evitare la condensa dei fumi.

Le distanze di rispetto sono sono distanze che dipendono dal tipo di combustibile utilizzato:

Per le caldaie a combustibile liquido con potenza termica superiore a 30.000 kcal/h (35 kW) valgono le prescrizioni della circolare 73/71, graficamente riassunte nel capitolo riservato alle “REGOLE E NORME TECNICHE”.

Per le caldaie a gas con potenza termica superiore a 35 kW (30.000 kcal/h), valgono invece le prescrizioni del D.M. 12.04.96, in base al quale le distanze tra la caldaia e le pareti del locale devono:

permettere una buona accessibilità agli organi di regolazione, sicurezza e controllo del locale;

consentire facili interventi di manutenzione ordinaria.

Manutenzione per la quale bisogna lasciare appositi spazi liberi sia sul lato acqua della caldaia, sia sul lato fumi.

Gli spazi liberi sul lato acqua, cioè in corrispondenza degli attacchi di andata e ritorno, servono per rimuovere “fanghiglie” e depositi che dipendono dal livello di ossidazione dell’impianto e dalla “durezza” dell’acqua utilizzata.

Gli spazi liberi sul lato fumi servono invece per la pulizia della fuliggine, che aumenta notevolmente quando la combustione non è regolare, oppure quando si usano combustibili scadenti.

Evitare la condensa dei fumi all’interno delle caldaie serve:

1. a non compromettere il rendimento della combustione;

2. ad impedire un rapido degrado delle caldaie stesse: degrado dovuto al fatto che la condensa dei fumi è molto acida e può facilmente aggredire il corpo caldaia, fino a renderlo inutilizzabile.

Le uniche caldaie immuni da tali pericoli sono quelle a condensazione, che sono costruite appositamente per far fronte a questo fenomeno, anzi (con impianti a bassa temperatura) per sfruttarlo.

Le caldaie normali vanno invece protette con dispositivi in grado di evitareche l’acqua ritorni in caldaia sotto i 55÷60°C, perchè è con valori al di sotto di queste temperature che i fumi condensano in caldaia.

A tal fine, due sono i dispositivi normalmente utilizzati: quelli con pompa anticondensa e quelli con valvola di regolazione e sonda di precedenza.

Locale caldaie Agenzia delle Dogane di Cagliari

La pompa anticondensa fa aumentare la temperatura del ritorno immettendo in esso acqua direttamente prelevata dall’andata.

La sua portata, in genere, si può calcolare (in l/h) moltiplicando la potenza utile della caldaia (espressa in kcal/h) per un fattore pari a 0,03: cioè considerando 30 l/h ogni 1.000 kcal/h.

Per la prevalenza è bene adottare valori bassi (1÷2 m c.a.) in quanto la pompa in pratica deve vincere solo le resistenze del corpo caldaia.

Mentre la valvola di regolazione con sonda di precedenza è una regolazione modulante normale con sonda limite sul ritorno. Sulla sonda si imposta la temperatura minima voluta (ad esempio 60°C) e la regolazione agisce facendo rispettare tale limite.

È un dispositivo anticondensa utilizzato soprattutto negli impianti i cui terminali lavorano a temperature mediamente elevate (ad esempio gli aerotermi, i ventilconvettori o le batterie alettate) per evitare ritorni troppo freddi nelle fasi di messa a regime.

I BRUCIATORI : Vanno posti in opera rispettando le relative prescrizioni legislative.

In particolare per i bruciatori di combustibile liquido vanno rispettate le prescrizioni della Circolare 73 – 29.07.71: Norme di sicurezza per impianti termici ad olio combustibile e gasolio.

Per i bruciatori di gas invece vanno rispettate le prescrizioni della norma UNI 8042:

Bruciatori di gas – Prescrizioni di sicurezza.

LE POMPE:

Si suddividono in circolatori ed elettropompe.

Per le loro caratteristiche costruttive i circolatori vanno installati con asse orizzontale, mentre le elettropompe possono essere installate con asse sia orizzontale che verticale.

È consigliabile mettere in opera le pompe medio-grandi con giunti elastici per evitare che le vibrazioni e i rumori, generati dalle pompe stesse, siano trasmessi all’impianto.

Quale posizione più conveniente per installare le pompe vanno considerati due casi: quello degli impianti a vaso aperto e quello degli impianti a vaso chiuso.

IMPIANTI A VASO APERTO

In questi impianti (utilizzati ormai quasi esclusivamente in vecchie centrali, oppure in edifici molto alti per mantenere bassa la pressione di esercizio) va tenuto presente che:

le pompe non devono essere installate tra il tubo di carico e il tubo di sicurezza. Questo per evitare che, tra tali tubi e il vaso di espansione, si metta a circolare acqua, capace di assorbire aria dal vaso aperto e poi diffonderla nell’impianto, con tutti gli inconvenienti connessi;

le pompe possono essere installate sul ritorno solo se il vaso di espansione è situato ad una altezza superiore alla prevalenza della pompa.

Il rispetto di tale vincolo è necessario per non mandare in depressione zone dell’impianto; e quindi è necessario per evitare che l’aria esterna venga risucchiata all’interno attraverso le valvole di sfogo e i raccordi, che sono in genere impermeabili all’acqua, ma non all’aria.

IMPIANTI A VASO CHIUSO

In questi impianti non ci sono pericoli di circolazioni improprie e neppure di depressioni nell’impianto (almeno se i vasi sono caricati correttamente). Pertanto, dal punto di vista teorico, le pompe possono essere installate indifferentemente sia sulla mandata che sul ritorno.

Dal punto di vista pratico va però considerato che le pompe installate sul ritorno sono molto esposte al pericolo di blocchi causati dai corpuscoli che si formano (per depositi e fenomeni corrosivi) lungo i tubi dell’impianto. Pericolo che invece è decisamente minore per le pompe installate sulla mandata, dato che i filtri, i separatori idraulici e, in mancanza di meglio, anche le caldaie sono trappole e depositi per tali corpuscoli.

Per poter verificare il funzionamento delle pompe è consigliabile montare, a by-pass delle pompe stesse, un manometro con due valvole di intercettazione, così come sotto rappresentato.

QUALI SONO GLI STRUMENTI PER VALUTARE IL FUNZIONAMENTO DELLE POMPE.

Le valvole, normalmente chiuse, si devono aprire alternativamente solo quando si vuole misurare la pressione (a monte e a valle) delle pompe.

Questo sistema di misura è senz’altro preferibile a quello con due manometri, in quanto per il controllo delle pompe, interessa soprattutto conoscere la differenza di pressione da esse indotta. Questa misura ottenuta con un solo manometro è più precisa di quella ottenibile con due, perchè evita gli errori dovuti a starature degli strumenti. È la stessa ragione per cui di un carico si valuta il peso lordo e la tara con una sola bilancia, invece che con due.

In merito ai dati ottenibili con i manometri, va considerato che se i loro indici indicano differenze di pressione troppo basse è probabile che la girante della pompa sia logora, oppure che i passaggi tra le palette siano ostruiti.

Se invece i loro indici continuano ad oscillare, è probabile che ci sia troppa aria nell’impianto.

DISAERATORI DI MICROBOLLE

Sono dispositivi in grado di eliminare le microbolle d’aria, e quindi a maggior ragione le bolle, che si trovano sciolte nell’acqua dell’impianto .

Servono essenzialmente a due cose:

rendere più semplici (e quindi meno costose) le operazioni di riempimento dell’impianto;

mantenere costantemente ben disaerata l’acqua in circolazione.

Avere acqua ben disaerata in circolazione serve ad evitare, o a limitare sensibilmente:

danni meccanici, per cavitazione, alle pompe e alle valvole;

rumorosità dei corpi scaldanti e delle elettropompe;

ridotta resa termica dei terminali; surriscaldamenti localizzati delle caldaie; fenomeni di corrosione.

STRUMENTI DI MISURA E DI CONTROLLO

Il già richiamato D.M. 1.12.75 obbligano a dotare la centrale termica di ben definiti strumenti di misura e di controllo.

Oltre a tali strumenti è bene però prevederne altri, per rendere più agevole il lavoro di chi deve controllare e far funzionare l’impianto.

Ad esempio è consigliabile (come già visto) installare un manometro su un by-pass a cavallo delle pompe per verificare le loro condizioni di lavoro.

È consigliabile pure installare termometri sulle andate e sui ritorni dei vari circuiti. È così possibile, con una semplice lettura, conoscere le temperature medie a cui stanno funzionando i terminali.

VALVOLE DI INTERCETTAZIONE

Vanno attentamente previste e poste in opera in modo da rendere intercettabili tutti i componenti più importanti dell’impianto.

Servono ad evitare, in caso di manutenzione, consistenti svuotamenti dell’impianto: il che rende più agevoli gli stessi interventi di manutenzione e limita la quantità di calcare che entra nell’impianto con l’acqua “nuova”.

È consigliabile inoltre installare solo valvole di buona qualità, dato che eventuali gocciolamenti possono mandare in cortocircuito le pompe e le altre apparecchiature elettriche dell’impianto.

Normalmente per derivazioni fino a 2” si possono usare valvole a sfera.

Per derivazioni con diametro maggiore (dato che le valvole a sfera diventano un po’ troppo dure da manovrare) conviene invece utilizzare saracinesche a cuneo oppure valvole a farfalla: valvole quest’ultime ormai di sicuro affidamento e che, per il loro basso spessore, offrono il vantaggio di limitare in altezza lo sviluppo dei circuiti.

VALVOLE DI RITEGNO

Vanno poste in opera per impedire possibili circolazioni improprie del fluido.

Per derivazioni fino a 2” si possono usare convenientemente le Ballstop: valvole molto compatte, in quanto costituite da una valvola a sfera con ritegno incorporato.

Per derivazioni con diametro maggiore conviene invece usare valvole a cono o a disco. Se si deve limitare in altezza lo sviluppo del circuito, si possono utilizzare valvole a wafer.

I TUBI

Devono essere installati in modo da consentire non solo il regolare passaggio del fluido scaldante, ma anche il completo svuotamento dell’impianto. A tal fine devono essere realizzate le giuste pendenze e posti in opera i necessari rubinetti di scarico.

Gli attacchi alle varie apparecchiature (caldaie, pompe, valvole di regolazione, ecc…) con diametri diversi da quelli dei tubi, vanno realizzati con variazioni “dolci” a tronco di cono per non creare perdite di carico troppo elevate.

Lo sviluppo dei tubi va poi impostato e realizzato con molta attenzione.

Sviluppi approssimativi ed inadeguati, specie in impianti con molti circuiti, possono infatti portare alla nascita di centrali inutilmente complesse e contorte.

Queste complicazioni si pagano (con un aumento dei tempi di lavoro) non solo in fase esecutiva, ma anche e soprattutto in fase di manutenzione, perchè rendono difficile la “lettura” e quindi il controllo della centrale.

COLLETTORI

Questi tratti di condotto servono a distribuire e a raccogliere il fluido di più circuiti. Per il loro dimensionamento si rinvia alla corrispondente voce del 1° Quaderno Caleffi.

I collettori possono essere indipendenti, coassiali, circolari, rettangolari, con attacchi semplici o compensati. La scelta della configurazione più idonea al tipo di impianto che si intende realizzare, dipende essenzialmente dal numero dei circuiti derivati e dagli spazi disponibili in centrale.

CIRCUITI SENZA VOLVALA DI CIRCOLAZIONE

Sono circuiti molto semplici. La pompa può essere attivata o disattivata da un termostato, oppure può funzionare in continuo negli impianti con regolazioni periferiche, cioè negli impianti con:

valvole di zona; valvole termostatiche;

ventilconvettori ed aerotermi;

macchine di trattamento aria con regolazione sulle macchine stesse.

La valvola di ritegno serve (a pompa ferma) per impedire circolazioni indesiderate: circolazioni che possono essere naturali (l’acqua calda tende ad andare in alto e quella fredda in basso) oppure indotte dalle altre pompe, come vedremo meglio in seguito.

CIRCUITI CON VALVOLA DI REGOLAZIONE

Miscelando opportunamente il ritorno con l’andata, la valvola di regolazione consente di ottenere fluido allatemperatura richiesta per alimentare i terminali.

Per evitare pencolamenti della valvola e rese inadeguate dei terminali, questi circuiti devono poter funzionare a portata costante (quella di progetto).

È però questa una prestazione che un normale circuito di regolazione non può dare, perchè la sua valvola, agendo come uno spartitraffico mobile, modifica continuamente i flussi del fluido e quindi le portate dei vari tratti di circuito. Ad esempio (con riferimento allo schema della pagina a lato) la portata nel circuito terminali sarà:

minima con valvola aperta: la pompa deve vincere le resistenze sia del circuito terminali, sia del circuito caldaia;

massima con valvola chiusa: la pompa infatti deve praticamente vincere solo le resistenze del circuito terminali;

intermedia con valvola modulante.

Per avere portate costanti bisogna ricorrere all’aiuto di appositi organi di bilanciamento, che possono essere di tipo statico (valvole di taratura) o di tipo dinamico (Autoflow).

BILANCIAMENTO CON VALVOLA DI TARATURA

Si ottiene ponendo una valvola di taratura sul by-pass di regolazione, regolandola in modo che essa contrasti il passaggio del fluido con resistenze pari a quelle del circuito caldaia.

Il circuito presenta così le stesse resistenze sia con valvola aperta, che con valvola chiusa Pertanto, sia con valvola aperta che con valvola chiusa, funziona a portata costante.

Si può ritenere che funzioni a portata costante anche con valvola modulante, pur essendo questa deduzione un po’ arbitraria e non del tutto vera.

Dal punto di vista pratico, il sistema di bilanciamento con valvola di taratura presenta due inconvenienti:

1. esige una corretta taratura della valvola

(cosa non sempre agevole);

2. può essere facilmente starato.

BILANCIAMENTO CON AUTOFLOW

Si può ottenere ponendo un Autoflow sul by-pass (come la valvola di taratura), oppure ponendo un Autoflow sul ritorno del circuito, come illustrato nello schema sotto riportato.

Posto sul ritorno l’Autoflow assicura non solo una portata costante del circuito, ma garantisce anche una portata rigorosamente uguale a quella stabilita progettualmente. Infatti, in tale posizione, l’Autoflow esercita la sua azione autoregolante non solo a valvola chiusa, ma anche a valvola aperta e modulante.

FLUSSO IPOTIZZATO E REALE DELL'ACQUA A VALVOLA CHIUSA

A valvola chiusa, nel circuito che serve i corpi scaldanti dovrebbe circolare solo acqua fredda, in quanto il circuito non riceve (o meglio non dovrebbe ricevere) alcun apporto di calore.

Caldi invece dovrebbero rimanere i tratti di circuito (di andata e di ritorno) posti a monte del by-pass, in quanto collegati (direttamente o attraverso i collettori) alla caldaia.

In realtà però le cose vanno in modo un pò diverso. Nella zona d’innesto tra il by-pass e il tubo di ritorno, l’acqua non scorre in modo continuo. Scorre bensì in modo turbolento, con vene di acqua fredda che entrano nella zona dell’acqua calda.

Si creano così dei vortici che risucchiano acqua calda dal tubo di ritorno e la portano in circolazione. Ed è questa acqua calda risucchiata ad impedire il raffreddamento del circuito che alimenta i terminali.

A valvola chiusa i corpi scaldanti possono restare caldi anche quando la valvola fila.

Un mezzo efficace per capire cosa in realtà sta avvenendo è quello di sentire con mano (non c’è pericolo di scottature) la temperatura superficiale del tubo di by-pass.

Se la temperatura del tubo è omogenea si tratta di trafilamento, se invece la temperatura è eterogenea (cioè se ci sono zone più calde che si alternano a zone più fredde) si tratta di una circolazione per risucchio.

QUALI ACCORGIMENTI ALLORA DOBBIAMO ADOTTARE?

Il manifestarsi o meno di questo fenomeno, dipende da molti fattori difficili da definire e da collegare fra loro. Può comunque essere praticamente evitato adottando una delle seguenti misure:

mantenere una distanza fra il by-pass e il collettore non inferiore a 8 diametri del by-pass stesso (tale distanza non dovrebbe mai essere inferiore a 50 cm);

realizzare un’ ansadi protezione fra il by-pass e il collettore, in modo che la contropendenza introdotta ostacoli la risalita dell’acqua calda fra il collettore e la zona di risucchio;

installare, fra il by-pass e il collettore, una valvola di ritegno;

installare, fra il by-pass e il collettore, una Ballstop invece della semplice valvola di intercettazione normalmente prevista.

SEPARATORI IDRAULICI

Come già affermato in precedenza, i separatori idraulici sono prodotti destinati ad assumere un ruolo sempre più importante nel modo di concepire e realizzare i circuiti idraulici in generale, e le centrali termiche in particolare.

La loro funzione è essenzialmente quella di rendere indipendenti (cioè di separare) i vari circuiti di un impianto. Ed è una funzione che serve ad evitare,nei circuiti stessi, l'insorgere di interferenze e disturbi reciproci.

Di seguito, al fine di presentare in modo adeguato utilità e prestazioni di questi nuovi prodotti dovremo:

1. analizzare come interferiscono fra loro i circuiti negli impianti tradizionali;

2. definire un indice per misurare tali interferenze;

3. esaminare le anomalie di funzionamento che le interferenze possono causare;

4. vedere, infine, come i separatori idraulici impediscono il nascere di qualsiasi interferenza fra i circuiti ad essi collegati.

Prima di chiudere questo lungo discorso, è opportuno soffermare la nostra attenzione su alcuni aspetti, organizzativi e operativi, che riguardano più da vicino la realizzazione della Centrale termica.

Ed in merito va subito ben sottolineato che è decisamente sconsigliabile iniziare i lavori senza un piano preciso, sperando che, strada facendo, tubo dopo tubo, l’insieme della Centrale si definisca da solo: anzi questa è la via più sicura per ottenere pessimi risultati.

È necessario invece, ancor prima di iniziare i lavori, aver ben chiaro dove installare la caldaia, che tipo di collettori utilizzare, dove far passare i tubi, dove installare i vasi di espansione, le pompe, le apparecchiature di regolazione e tutti i componenti principali: cioè è necessario aver ben chiaro lo sviluppo esecutivo della Centrale.

È importante, inoltre, che le Centrali siano pensate e realizzate in modo semplice e razionale: la loro “trama” deve essere facilmente “leggibile”. Centrali troppo complicate costano di più non solo in fase di realizzazione, ma anche (rendendo tutto più difficile) in fase di gestione e di manutenzione.

Va infine considerato che la Centrale è, quasi sempre, la zona dell’impianto che esige più esperienza ed impegno.

D’altra parte è anche la zona dell’impianto che meglio può ripagare il lavoro svolto,perchè meglio può far risultare le scelte, la serietà e la professionalità di chi l’ha realizzata, oltre che essere motivo di giusto orgoglio per chi “ci tiene” al proprio lavoro.

CENTRALE TERMICA AGENZIA DELLE DOGANE DI CAGLIARI

TERMINALE RACCORDO CALDAIA CON PREDISPOSIZIONE SONDE DI TEMPERATURE CONDIZIONE TUBO USURATO PRIMA DELLA MANUTENZIONE

Ci rendiamo conto che l'argomento trattato è abbastanza lungo da argomentare , ma abbiamo cercato di riassumerlo nei suoi punti piu' salienti.

La Al.Cor.srl è sempre presente per supportare i suoi cliente ed informarli costantemente su tutte le normative per la progettazione, realizzazione e manutenzione dei vostri impianti e per quelli di tutte le Amministrazioni pubbliche che abbiamo il piacere di avere tra i nostri clienti.

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Cagliari 17 Febbraio 2021