Eco-Techno: evaporatori sottovuoto dal 1984

24/10/2018

Da oltre 30 anni protagonista nel settore della depurazione dei reflui, per il riciclo dell’acqua e del recupero delle materie prime, Eco-Techno è un’azienda specializzata nella realizzazione di impianti di evaporazione e concentrazione sottovuoto, presente con installazioni in tutto il mondo. Con sede a Busnago, in provincia di Monza e Brianza, offre soluzioni importanti per tutte quelle aziende che necessitano di un trattamento speciale delle acque cariche di inquinanti. Oltre agli impianti di evapo-concentrazione più tradizionali, l’azienda lombarda propone tecnologie molto particolari in grado di soddisfare ogni settore applicativo e scopo specifico.
Rispetto alla maggior parte di aziende che sposano una precisa tipologia impiantistica, Eco-Techno offre diverse soluzioni in funzione del tipo di alimentazione primaria: elettrica per impianti a pompa di calore (mono o doppio effetto) o a ricompressione meccanica dell’evaporato, oppure con vettori termici quali acqua calda o vapore, anch’essi in versioni a singolo o multiplo effetto. Anche a livello strutturale vengono fatte scelte ben precise per quanto riguarda le superfici di scambio: scambiatori immersi a serpentino, a piastre, a fascio tubiero oppure sistemi più particolari con evaporatori a circolazione forzata e fascio tubiero esterno. In questo modo l’Azienda è stata in grado di ampliare il proprio mercato di riferimento e di offrire la soluzione più idonea per ogni applicazione, definendo il progetto solo dopo una fase di studio preliminare molto approfondita. Nella sede di Busnago, oltre a un’area produttiva di circa 1.500 mq, è stata riservata una buona parte degli spazi interni a un laboratorio di analisi e prove preliminari, eseguite sia con strumenti da banco che con impianti pilota. L’azienda, infatti, vanta una gamma completa di impianti in scala che copre tutte le tipologie delle versioni industriali realizzate. In questo modo, le fasi di test preliminari offrono risposte molto precise per poter confermare la migliore tecnologia sia in termini energetici che qualitativi.

Diverse soluzioni come risposta alle esigenze di ogni settore

Nei diversi settori produttivi, le acque reflue derivanti dai vari processi presentano differenze molto marcate, è perciò errato considerare che vi sia un’unica soluzione impiantistica sempre valida. Anche nella progettazione di evaporatori sottovuoto vi sono diverse tipologie di impianti, ognuna con pregi e difetti e ognuna più idonea di altre a seconda dell’applicazione.
Tutti i sistemi di evaporazione sottovuoto, di base, separano l’acqua da una soluzione evaporandola e ricondensandola in modo da estrarla sempre in forma liquida. Il principio dell’evaporazione è particolarmente indicato se gli inquinanti sono sostanze come metalli, sali o in generale composti organici e inorganici “pesanti” o altobollenti di difficile trattamento con sistemi classici di tipo chimico fisico biologico o a membrane. L’errore che non si deve mai commettere è scendere a compromessi, adattandosi a una scelta per la sua economicità o per mera “comodità” impiantistica. Per fare un esempio, reflui oleosi come emulsioni esauste possono suggerire l’impiego di impianti a compressione meccanica del vapore, compatti e di facile installazione, ma se al loro interno si ha presenza di ammoniaca o acidi volatili potrebbero verificarsi problemi di durata del compressore rendendo necessaria la sua sostituzione con ricambi molto frequenti. Un’errata analisi, che non abbia considerato questo aspetto in fase di valutazione preliminare, comporterebbe dei costi non previsti. Altro esempio: valutare l’installazione di un evaporatore a scambiatore immerso a piastre o a fascio tubiero per soluzioni saline potrebbe comportare frequenti fermi macchina per operazioni di pulizia rispetto a impianti a circolazione forzata.
Eco-Techno crede fermamente che un’attenta fase di analisi preliminare sia fondamentale così come l’individuazione della tipologia di evaporatore più idonea a ogni singolo caso. L’azienda lombarda progetta e produce diverse tipologie di Evaporatori Concentratori Sottovuoto, ognuna di esse con pro e contro in relazione ai liquidi trattati.

EVAPORATORI A POMPA DI CALORE (HP)

Il sistema si prefigge di attuare l’evaporazione e la condensazione dell’acqua recuperata da un liquido in soluzione utilizzando come sola fonte energetica l’elettricità. I vantaggi sono ovviamente la semplicità di installazione e l’indipendenza da ogni asservimento esterno. Questo sistema “Plug & Play” necessita solamente un allaccio elettrico e aria compressa per l’attuazione delle valvole. Per rendere fruibile il principio della pompa di calore, il sistema deve creare un vuoto molto spinto (circa 40 mbar residui) abbassando la temperatura di ebollizione a circa 33–35 °C. Gli evaporatori a pompa di calore utilizzano un circuito frigorifero alimentato da un compressore, che fornisce nello stesso tempo il “caldo” per evaporare e il “freddo” per condensare; mentre un sistema del vuoto garantisce le condizioni operative necessarie. Questa tecnologia, messa a punto e ottimizzata negli anni, ha raggiunto un consumo elettrico molto basso di circa 150 watt per litro evaporato (ovvero 150 kW/mc). Le portate coperte da questi evaporatori vanno da poche decine di litri fino a 20 mc in 24 ore nella versione mono effetto o addirittura fino a 60 mc nelle versioni doppio stadio. È pur vero che questa tipologia, dopo lo sviluppo di evaporatori termici a mono o multi stadio, viene sempre più utilizzata per portate medio basse (fino ai 10 mc/giorno). Per ridurre ulteriormente il consumo energetico, o per crescere a portate fino a 60 mc in 24 ore è possibile adottare un sistema a pompa di calore a doppio effetto, riducendo i consumi a circa 100 kW/mc ma occorre valutare attentamente il tipo di refluo e il risultato che si vuole raggiungere poiché tale tecnologia non è idonea ad alcuni tipi di trattamenti o a raggiungere elevate concentrazioni. In entrambe le versioni (mono o doppio effetto), possono essere impiegati scambiatori immersi a serpentino, più efficienti da un punto di vista energetico, o a piastre (meno efficienti ma in alcuni casi più indicati dei primi). Altre varianti, come nel caso di liquidi molto viscosi o collosi, prevedono una camicia esterna come superficie di scambio e pale raschianti all’interno del vessel di ebollizione. Qualora si debba arrivare a concentrati secchi o palabili, si prevede lo sviluppo orizzontale della camera di ebollizione e scambiatori a sella. Nei sistemi a pompa di calore, queste ultime due categorie pongono un limite alla produttività giornaliera limitata a pochi metri cubi (al massimo 3 mc/giorno circa).

EVAPORATORI A RICOMPRESSIONE MECCANICA DEL VAPORE (MVR)

Sono evaporatori alimentati elettricamente che sfruttano la ricompressione del vapore formatosi dall’ebollizione del prodotto per generare il calore necessario ad alimentare il sistema. I vantaggi principali sono dati dall’estrema compattezza dello skid e dai consumi contenuti.
Un impianto a compressione meccanica a regime consuma 50–80 kW/mc, ad eccezione delle fasi di messa in marcia e fine ciclo ove vi sono consumi più elevati. Quanto ai limiti di questa tecnologia, sono fondamentalmente due: un fattore di concentrazione meno spinto rispetto agli altri sistemi e un più ristretto spettro di applicazioni. Questi limiti sono dovuti alla tecnologia stessa e collegabili alla fase di ricompressione del vapore attuata dall’organo principale del sistema: un compressore a lobi. Questa parte dell’impianto è piuttosto delicata e, nel caso di trascinamenti anche minimi di sostanze inquinanti (soprattutto acidi, tensioattivi o altre frazioni organiche leggere), si rischia di comprometterne rapidamente l’efficienza. Riassumendo, quindi, impianti a ricompressione meccanica, nel caso di soluzioni a base acquosa poco inquinate, è una delle soluzioni economicamente più vantaggiose.

EVAPORATORI AD ACQUA CALDA O VAPORE

In alternativa al sistema a pompa di calore, Eco-Techno ha sviluppato evaporatori alimentati da fonti di calore esterne in grado di coprire portate superiori e soprattutto di minimizzare i consumi energetici. Questi evaporatori possono essere realizzati in più stadi in modo da poter recuperare il calore più volte attuando un cascame termico. In questo caso si possono ottenere due vantaggi fondamentali: una riduzione dei costi legati al consumo energetico (in alcuni casi quasi annullato se viene utilizzato calore “di scarto”) e l’utilizzo di un sistema più semplice e duraturo. Per il primo aspetto i dati di un evaporatore a tre stadi prevedono un consumo di circa 0.021 kg di metano e 22 watt per litro evaporato, arrivando a dimezzare i costi di esercizio rispetto a impianti a pompa di calore. Per il secondo aspetto, l’assenza di compressori elettrici come organo principale di alimentazione, porta a una maggior semplicità manutentiva e minori costi di intervento. L’utilizzo di fonti di calore esterne, non vincolate dal processo di evaporazione, rende questi impianti molto più flessibili delle altre versioni, spingendo il processo anche oltre i limiti imposti da molte soluzioni acquose. La modularità di questi impianti prevede inoltre la possibilità di un ampliamento futuro fino a tre stadi senza aumentarne il fabbisogno termico. Questa tecnologia viene impiegata con due diverse modalità: impianti con scambiatore immerso (a tubi o a piastre) oppure impianti con scambiatore a fascio tubiero esterno a circolazione forzata. Il principio è il medesimo ma se nel primo il prodotto da trattare è statico all’interno della camera di ebollizione (pool boiling) e lo scambiatore di calore è immerso nel prodotto stesso, negli impianti a circolazione forzata il prodotto passa in un ribollitore esterno e l’evaporazione avviene mantenendo il liquido in circolazione provocando un effetto “flash” al suo rientro in camera evaporativa. A livello energetico non vi sono differenze sostanziali tra il primo e il secondo sistema, mentre per quanto riguarda la natura dei reflui trattati, con impianti a circolazione forzata, si può ottenere una concentrazione migliore e più spinta soprattutto nel caso di reflui tendenti a precipitazione o sedimentazione.

CONCLUSIONI

In conclusione, è impossibile definire una tipologia di evapo - concentratori migliore di altre. La discriminante principale sta nel scegliere quale sia la soluzione più indicata in base alla tipologia di acque da trattare, alle fonti di calore disponibili e, ancor più importante, a ciò che il cliente si aspetta dall’introduzione del sistema prescelto. In Eco-Techno le fasi che precedono l’offerta mirano proprio a questo aspetto: l’individuazione della migliore tecnologia.

Didascalie
foto in alto a sx: Particolare di un evaporatore ECO 20000 DPM2-SE copia
foto in alto a dx: Concentratore tipo DRY alimentato a vapore con coclea
foto in basso: Evaporatore mono stadio a circolazione forzata

 

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