L'olio diatermico è un fluido termovettore utilizzato negli impianti industriali per trasferire energia termica da un generatore a una o più utenze di processo.

Non è il combustibile che produce il calore: è il fluido che riceve il calore, lo trasporta attraverso il circuito e lo cede dove il processo produttivo ne ha bisogno.

Gli impianti a olio diatermico vengono utilizzati soprattutto quando è necessario disporre di temperature elevate, stabili e controllabili senza ricorrere necessariamente alle pressioni che caratterizzano altri sistemi termici ad alta temperatura.

Durante il funzionamento, però, il fluido e l'impianto sono sottoposti a sollecitazioni termiche e operative. Temperatura, ossigeno, acqua, contaminanti, condizioni di circolazione e stato dell'impianto possono modificare progressivamente le caratteristiche dell'olio e influire su efficienza, affidabilità e sicurezza.

Per questo un impianto a olio diatermico non dovrebbe essere osservato soltanto quando smette di funzionare: il suo comportamento nel tempo fornisce informazioni importanti sullo stato del fluido e dell'intero circuito.

Con il termine olio diatermico si indica una famiglia di fluidi utilizzati per il trasferimento indiretto del calore.

Possono avere composizioni differenti, per esempio a base minerale o sintetica, e devono essere scelti in funzione delle caratteristiche dell'impianto e delle condizioni operative previste.

Il principio è semplice.

Il fluido:

1. viene riscaldato all'interno di un generatore;
2. circola nel circuito;
3. raggiunge le apparecchiature o le utenze che necessitano di calore;
4. trasferisce parte dell'energia termica;
5. ritorna al generatore;
6. viene nuovamente riscaldato.

Si realizza quindi un circuito nel quale l'energia termica viene trasferita continuamente dal generatore al processo industriale.

Olio diatermico e combustibile non sono la stessa cosa

È importante distinguere le due funzioni.

Il combustibile, quando presente, viene utilizzato dal generatore per produrre energia termica.

L'olio diatermico viene invece utilizzato per trasportare quella energia all'interno dell'impianto.

Può quindi essere paragonato, per funzione generale, all'acqua di un impianto termico, pur avendo proprietà e campi di applicazione differenti.

La scelta del fluido non può essere effettuata soltanto considerando una temperatura nominale. Devono essere valutate, tra le altre cose, le caratteristiche chimico-fisiche del prodotto, la configurazione dell'impianto, le temperature di massa e di film, le condizioni di pompaggio e le indicazioni del produttore.

In un impianto industriale il calore viene prodotto da un generatore e trasferito all'olio diatermico che circola nel circuito.

Il funzionamento generale può essere sintetizzato in cinque fasi.

1. Generazione del calore

Una sorgente energetica fornisce il calore necessario al sistema.

La configurazione del generatore dipende dall'impianto e dal processo industriale.

2. Riscaldamento del fluido

L'olio attraversa il generatore e aumenta di temperatura.

In questa fase è particolarmente importante che le condizioni di scambio termico e circolazione rimangano compatibili con le caratteristiche del fluido utilizzato.

La temperatura media dell'olio nel circuito e quella raggiunta dallo strato di fluido immediatamente a contatto con le superfici riscaldate non sono necessariamente uguali.

Questo aspetto assume particolare importanza perché temperature localizzate eccessive possono accelerare il degrado del fluido anche quando la temperatura generale dell'impianto sembra rientrare nei valori previsti.

3. Circolazione

Una o più pompe mantengono il fluido in movimento all'interno del circuito.

Una corretta circolazione contribuisce allo scambio termico e permette di trasportare energia dal generatore alle utenze.

Riduzioni di portata, ostruzioni, depositi o anomalie nella circolazione possono modificare il comportamento termico dell'impianto.

4. Trasferimento del calore al processo

L'olio raggiunge le apparecchiature utilizzatrici e cede il calore necessario al processo.

L'utilizzatore può essere, per esempio, uno scambiatore, una macchina di processo, una linea produttiva o un'altra apparecchiatura che richiede energia termica.

5. Ritorno al generatore

Dopo aver ceduto parte dell'energia, il fluido ritorna verso il generatore e il ciclo ricomincia.

Il sistema lavora quindi attraverso una circolazione continua.

[LINK INTERNO: OD-002 – Come è fatto un impianto a olio diatermico]

Questa spiegazione descrive soltanto il principio generale. Configurazione, componenti, sistemi di espansione, controllo e sicurezza possono cambiare sensibilmente da un impianto all'altro.

Uno dei principali motivi è la possibilità di trasferire calore a temperature elevate attraverso un circuito liquido.

In determinate configurazioni questo permette di raggiungere temperature di processo importanti senza dover utilizzare le pressioni richieste dall'acqua per rimanere allo stato liquido alle stesse temperature.

Non significa che un impianto a olio diatermico lavori sempre senza pressione: pressione di esercizio, temperatura e configurazione dipendono dal sistema.

Il vantaggio va quindi compreso correttamente.

Temperatura di processo

I fluidi termovettori consentono di servire processi industriali che richiedono temperature superiori a quelle normalmente gestite con acqua calda.

Il limite operativo dipende dal tipo di fluido utilizzato.

Esistono oli minerali e fluidi sintetici con caratteristiche e temperature massime differenti.

Regolarità del trasferimento termico

La circolazione continua del fluido permette di distribuire energia termica alle diverse utenze collegate al circuito.

Quando impianto, regolazione e fluido lavorano nelle condizioni previste, il sistema può fornire un trasferimento del calore stabile e controllabile.

Distribuzione del calore

Un unico circuito può alimentare differenti punti di utilizzo, a seconda della configurazione dell'impianto.

Questo rende il sistema adatto a numerosi processi produttivi nei quali l'energia termica rappresenta parte integrante del ciclo di lavorazione.

La tecnologia non appartiene a un singolo settore.

Viene utilizzata quando un processo industriale necessita di calore a temperatura controllata e relativamente elevata.

Tra gli ambiti nei quali è possibile trovare sistemi a fluido diatermico rientrano, a seconda dei processi:

• industria chimica;
• industria farmaceutica;
• materie plastiche e gomma;
• carta e lavorazione del legno;
• industria tessile;
• industria alimentare;
• lavorazioni conciarie;
• processi petrolchimici;
• macchine e linee industriali che richiedono termoregolazione;
• sistemi di recupero o trasferimento dell'energia termica.

Il denominatore comune non è quindi il settore merceologico.

È l'esigenza di trasferire calore in modo continuo e controllato all'interno di un processo industriale.

Per questo la conoscenza degli impianti a olio diatermico è rilevante in distretti produttivi molto diversi tra loro.

Parlare genericamente di olio diatermico può essere fuorviante.

Sul mercato esistono fluidi differenti per:

• composizione;
• viscosità;
• stabilità termica;
• comportamento all'ossidazione;
• intervallo di temperatura;
• punto di ebollizione;
• punto di infiammabilità;
• caratteristiche di pompaggio.

La scelta del prodotto deve essere coerente con l'impianto e con le condizioni operative.

Un fluido adatto a una determinata temperatura o configurazione non può essere automaticamente considerato adatto a un'altra.

Anche per questo lo stato dell'olio deve essere interpretato considerando quale fluido è presente, come viene utilizzato e in quale impianto sta lavorando.

Il fluido termovettore non rimane necessariamente invariato per tutta la vita dell'impianto.

Le condizioni operative possono progressivamente modificarne le proprietà.

Tra i fenomeni da considerare rientrano soprattutto il degrado termico, l'ossidazione e la contaminazione.

Degrado termico

L'esposizione a temperature elevate può rompere o modificare le molecole che costituiscono il fluido.

Il fenomeno viene comunemente associato alla formazione di frazioni molecolari più leggere e più pesanti rispetto al prodotto originario.

L'intensità del degrado dipende, tra gli altri fattori, dal tipo di fluido, dalla temperatura raggiunta e dal tempo durante il quale il prodotto viene sottoposto alla sollecitazione termica.

[LINK INTERNO: OD-003 – Come capire se l'olio diatermico è degradato]

Ossidazione

Quando il fluido caldo entra in contatto con ossigeno può verificarsi un processo ossidativo.

L'ossidazione può modificare acidità e viscosità e favorire la formazione di prodotti che, nel tempo, possono contribuire alla presenza di fanghi e depositi.

La configurazione e la gestione del sistema di espansione hanno quindi un ruolo importante nel controllo del contatto tra fluido e aria.

Contaminazione

Acqua, residui di lavorazione, prodotti di corrosione, fluidi estranei o contaminanti provenienti dal processo possono alterare le condizioni dell'olio.

La presenza di acqua merita particolare attenzione perché, quando il sistema viene portato a temperatura, può generare condizioni operative critiche.

[LINK INTERNO: OD-007 – Acqua nell'olio diatermico: cause, rischi e disidratazione]

Variazione delle caratteristiche

Il deterioramento o la contaminazione possono produrre variazioni di parametri come:

• viscosità;
• acidità;
• presenza di frazioni leggere;
• presenza di frazioni pesanti;
• contenuto d'acqua;
• presenza di solidi o contaminanti.

Per questo la sola osservazione visiva dell'olio non è sufficiente a stabilirne lo stato.

Un fluido diventato più scuro non è automaticamente un fluido da sostituire e un fluido apparentemente limpido non è automaticamente in buone condizioni.

La valutazione deve basarsi su parametri tecnici e sul comportamento dell'impianto.

[LINK INTERNO: OD-004 – Analisi chimico-fisica dell'olio diatermico: parametri e interpretazione]

I prodotti del degrado e altre contaminazioni possono contribuire alla formazione di depositi all'interno del circuito e sulle superfici di scambio.

Il problema non riguarda quindi soltanto la qualità dell'olio.

Quando le superfici si sporcano, la capacità di trasferire il calore può diminuire.

Per ottenere lo stesso risultato di processo l'impianto può essere costretto a lavorare in condizioni differenti, con conseguenze potenziali su:

• scambio termico;
• temperature;
• consumi;
• circolazione;
• affidabilità.

In determinate condizioni possono inoltre formarsi residui carboniosi particolarmente tenaci.

[LINK INTERNO: OD-012 – Depositi e carbonizzazione nei circuiti a olio diatermico]

Il punto importante è comprendere che fluido e impianto non possono essere valutati separatamente.

Lo stato dell'uno influenza il comportamento dell'altro.

Un impianto a olio diatermico può continuare a produrre calore anche mentre alcune condizioni operative stanno progressivamente peggiorando.

Per questo la manutenzione non dovrebbe coincidere esclusivamente con la riparazione del guasto.

Una strategia manutentiva adeguata consente di osservare nel tempo:

• condizioni del fluido;
• temperature;
• circolazione;
• perdite;
• pompe;
• scambiatori;
• sistemi di espansione;
• punti di accumulo;
• depositi;
• dispositivi di regolazione e sicurezza.

L'obiettivo è individuare anomalie prima che possano trasformarsi in perdita di prestazioni, fermo impianto o problema di sicurezza.

[LINK INTERNO: OD-005 – Manutenzione degli impianti a olio diatermico]

Uno degli errori da evitare è considerare tutti gli interventi sul fluido equivalenti.

La soluzione dipende dalla natura del problema.

Filtrazione

La filtrazione può essere utilizzata per rimuovere determinate particelle solide presenti nel circuito.

Non risolve però automaticamente ogni forma di degrado chimico del fluido.

[LINK INTERNO: OD-006 – Filtrazione dell'olio diatermico: quando serve e cosa risolve]

Disidratazione

Quando nel circuito è presente acqua, possono essere necessarie procedure specifiche per eliminarla in condizioni controllate.

[LINK INTERNO: OD-007 – Acqua nell'olio diatermico: cause, rischi e disidratazione]

Lavaggio e bonifica

Quando il problema riguarda depositi e contaminazioni presenti all'interno dell'impianto, può essere necessario intervenire sul circuito e non soltanto sul fluido.

Un impianto fortemente contaminato può richiedere procedure di lavaggio o bonifica prima dell'introduzione di nuovo olio.

[LINK INTERNO: OD-008 – Lavaggio e bonifica di un impianto a olio diatermico]

La scelta dell'intervento deve quindi derivare dalla diagnosi e non dalla semplice presenza di un sintomo.

L'età del fluido, da sola, non è un criterio sufficiente.

Due impianti che utilizzano lo stesso prodotto per lo stesso numero di anni possono avere condizioni dell'olio molto differenti.

La durata dipende infatti da numerosi fattori:

• temperatura;
• esposizione all'ossigeno;
• contaminazioni;
• condizioni del circuito;
• modalità di esercizio;
• tipo di fluido;
• qualità della manutenzione.

La decisione di continuare a utilizzare, trattare o sostituire il fluido dovrebbe quindi basarsi su analisi e condizioni reali.

[LINK INTERNO: OD-009 – Quando sostituire l'olio diatermico]

Un impianto non comunica il proprio stato attraverso un solo indicatore.

Alcuni cambiamenti meritano però un approfondimento tecnico.

Aumento dei consumi

Quando per ottenere lo stesso risultato di processo serve progressivamente più energia, la causa può dipendere da diversi fattori.

Depositi, scambio termico meno efficace, regolazione, combustione, portate e condizioni del processo devono essere valutati nel loro insieme.

[LINK INTERNO: OD-010 – Perché un impianto a olio diatermico consuma di più]

Temperature anomale

Differenze rispetto alle normali temperature di mandata, ritorno o processo possono indicare un cambiamento nel comportamento dell'impianto.

Il significato dipende però dalla configurazione specifica.

Surriscaldamento

Temperature eccessive, anche localizzate, possono accelerare il degrado del fluido.

Una condizione critica non deve quindi essere valutata solamente attraverso la temperatura media del circuito.

[LINK INTERNO: OD-011 – Surriscaldamento dell'olio diatermico: cause e rischi]

Perdite

Una perdita di olio caldo richiede attenzione sia dal punto di vista operativo sia da quello della sicurezza.

Cause e gravità possono essere differenti: guarnizioni, flange, componenti, tubazioni e condizioni dell'impianto devono essere valutati caso per caso.

[LINK INTERNO: OD-014 – Perdite di olio diatermico: cause, segnali e intervento]

La presenza di un fluido organico utilizzato ad alte temperature richiede una gestione consapevole del rischio.

Punto di infiammabilità, temperatura di autoaccensione, condizioni di esercizio, eventuali perdite, ventilazione, isolamento e possibili sorgenti di innesco sono aspetti distinti che non devono essere confusi.

Un olio con un determinato punto di infiammabilità non diventa automaticamente pericoloso appena raggiunge quella temperatura, né il punto di infiammabilità rappresenta da solo una misura completa della sicurezza dell'impianto.

Il rischio deve essere valutato considerando:

• caratteristiche specifiche del fluido;
• temperatura effettiva;
• configurazione dell'impianto;
• presenza di perdite;
• stato delle superfici e degli isolamenti;
• sistemi di sicurezza;
• procedure operative e manutentive.

[LINK INTERNO: OD-013 – Rischi degli impianti a olio diatermico e controlli di sicurezza]

[EVIDENZA DA RACCOGLIERE: chiedere ai tecnici RF quali anomalie di sicurezza vengono riscontrate più frequentemente negli impianti a olio diatermico sui quali hanno effettivamente lavorato.]

Quando un impianto perde rendimento è facile attribuire il problema esclusivamente alla fonte di calore.

In realtà il risultato complessivo dipende dall'intero sistema.

Possono incidere:

• condizioni del fluido;
• superfici di scambio;
• depositi;
• portata;
• pompe;
• regolazione;
• isolamento;
• temperature;
• utenze;
• condizioni di combustione, quando applicabile.

Per questo l'efficienza deve essere osservata come proprietà del sistema, non del singolo componente.

[LINK INTERNO: OD-015 – Come migliorare l'efficienza di un impianto a olio diatermico]

[EVIDENZA DA RACCOGLIERE: individuare un intervento RF nel quale siano disponibili misure tecniche prima e dopo la manutenzione, evitando per ora di pubblicare percentuali di risparmio non documentate.]

Il progetto spiega come dovrebbe funzionare un impianto.

La manutenzione permette di osservare come quell'impianto sta funzionando realmente dopo mesi e anni di esercizio.

È un punto di osservazione diverso.

Durante la vita operativa possono emergere fenomeni che sulla carta non sono immediatamente visibili:

• progressivo degrado del fluido;
• contaminazione;
• depositi;
• riduzione delle portate;
• anomalie ricorrenti;
• perdite;
• problemi sulle pompe;
• inefficienze;
• modifiche effettuate nel tempo;
• manutenzioni precedenti incomplete o inappropriate.

Chi interviene periodicamente sull'impianto può mettere in relazione il sintomo attuale con la sua storia.

Questo è particolarmente importante negli stabilimenti nei quali l'impianto termico è parte integrante del processo produttivo: una criticità impiantistica può diventare rapidamente una criticità produttiva.

È su questo piano che RF Srl opera come struttura di manutenzione industriale: affiancando imprese, responsabili tecnici e progettisti nella gestione operativa di impianti che richiedono competenze specialistiche.

[EVIDENZA DA RACCOGLIERE: intervista a un tecnico RF su un impianto a olio diatermico realmente seguito. Domande: problema iniziale; sintomi; verifiche effettuate; causa individuata; intervento; cosa sarebbe accaduto rimandando; stato finale.]

La necessità di un intervento non coincide necessariamente con il fermo dell'impianto.

Una verifica è opportuna quando si osservano, per esempio:

• variazioni anomale delle temperature;
• difficoltà nel raggiungere le condizioni di processo abituali;
• incremento dei consumi non spiegato da variazioni produttive;
• presenza di depositi;
• contaminazione del fluido;
• presenza di acqua;
• perdite;
• surriscaldamenti;
• problemi di circolazione;
• analisi del fluido fuori dai valori attesi;
• necessità di lavare o bonificare il circuito;
• ripetizione dello stesso guasto;
• necessità di modifiche o lavorazioni specialistiche.

RF Srl opera nella manutenzione di impianti industriali e può intervenire sulle problematiche operative legate ai circuiti a olio diatermico nell'ambito delle proprie competenze e qualifiche.

La valutazione deve sempre partire dall'impianto reale: configurazione, fluido utilizzato, temperature, condizioni operative e storia manutentiva.