Come evitare la condensa nei sistemi a freddo

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condensa
Immagine cortesia Armacell
Prevenire la condensa sulla superficie è un requisito base che tutti gli isolanti per bassa temperatura devono soddisfare a lungo termine, anche in condizioni critiche. Per raggiungere questo obiettivo occorre utilizzare lo spessore isolante corretto. Sono fondamentali materiali di qualità e una corretta installazione.

Mentre gli impianti caldi, come tubazioni di riscaldamento e acqua calda per esempio, sono isolati principalmente per risparmiare energia, i sistemi a freddo, come ad esempio i tubi dell’acqua refrigerata degli impianti di climatizzazione o le linee di aspirazione dei congelatori commerciali, necessitano anche di una protezione contro la condensa. Nei sistemi di refrigerazione, cioè in applicazioni in cui la temperatura della linea è inferiore alla temperatura ambiente, il vapore acqueo può condensare sulla superficie fredda. La condensa sugli impianti dell’edificio può comportare costi considerevoli. Oltre al costo della riparazione del danno, ci possono essere anche delle spese a causa di soffitti bagnati, merci avariate o interruzioni di processi produttivi. Inoltre, poiché l’efficacia di isolamento di un materiale si deteriora notevolmente quando diventa umido, le perdite di energia possono aumentare notevolmente e anche il rischio di corrosione aumenta drasticamente. Il controllo della condensa deve essere l’obiettivo primario di qualsiasi isolamento per bassa temperatura.

Perché si forma la condensa

L’aria contiene acqua allo stato gassoso. A date condizioni di temperatura e umidità relativa, l’aria contiene una quantità definita di vapore acqueo. Se l’aria viene raffreddata, ad una certa temperatura diventerà satura al 100% di vapore acqueo. Questa temperatura è nota come il punto di rugiada. Se l’aria fosse raffreddata ulteriormente, una parte dell’acqua non potrebbe più essere tenuta in forma di vapore acqueo invisibile ma si trasformerebbe in goccioline liquide. Per questo motivo l’aria calda può assorbire più vapore acqueo rispetto all’aria fredda.

L’aria non può assorbire una quantità infinita di vapore acqueo

Il rispettivo contenuto di vapore acqueo, al variare della temperatura dell’aria può semplicemente essere preso direttamente dalle tabelle fornite nella letteratura specializzata. Queste mostrano in che misura l’aria con una definita umidità relativa può raffreddare senza che l’umidità relativa superi il 100% e quindi generi la formazione di condensa. Normalmente l’aria contiene solo una certa percentuale di umidità massima possibile, espressa come umidità relativa e può essere definita o come il rapporto tra il contenuto di umidità esistente e il massimo di umidità possibile, in forma percentuale, o come il rapporto tra la pressione parziale del vapore acqueo e la pressione di saturazione, in forma percentuale. Inoltre, per evitare la condensa, la temperatura non deve scendere al di sotto del punto di rugiada. Applicare questa legge fisica all’isolamento nella refrigerazione, significa che lo spessore isolante deve essere progettato in modo che le temperature non siano mai inferiori al punto di rugiada in qualsiasi punto della superficie del materiale isolante.

I parametri per calcolare lo spessore

Per calcolare la temperatura superficiale o lo spessore d’isolamento necessario per assicurare che la temperatura della superficie sia uguale o superiore al punto di rugiada, devono essere noti o definiti non solo la temperatura della linea, ma anche le condizioni ambientali quali temperatura ambiente e umidità relativa, come valori massimi durante la progettazione. Inoltre, è necessario determinare la conducibilità termica del materiale isolante, l’oggetto (tubo / condotto, etc.) da isolare e il coefficiente di scambio termico della superficie dell’isolante.

Considerazioni per la scelta

Per determinare lo spessore minimo di isolamento per basse temperature, i calcoli devono essere eseguiti su condizioni ambientali tipiche. Un errore comune è sottovalutare l’impatto dell’umidità relativa nel calcolo dello spessore isolante anticondensa necessario. Per esempio, in alcune aree, un aumento del 10% di umidità può significare che l’isolante debba essere due volte più spesso. I valori di conducibilità termica dei materiali utilizzati di norma per l’isolamento tecnico sono tra 0,030 e 0,060 W/(mK). Uno dei parametri che influenza la conducibilità termica è la temperatura media. Nel caso di materiali isolanti elastomerici come AF/Armaflex, la conduttività termica aumenta all’aumentare della temperatura. Questo ha un’influenza importante sullo spessore dell’isolante, perché con conduttività termica più bassa è possibile utilizzare uno spessore d’isolante inferiore. I produttori affidabili di materiali isolanti dichiarano la conducibilità termica dei materiali solo in combinazione con la temperatura media. Il coefficiente di trasferimento di calore, invece, dipende dal tipo di fluido, dalla velocità di flusso, dal tipo di superficie della parete (ruvida o liscia, lucida o scura) e da altri parametri. Il coefficiente di trasferimento di calore è generalmente composto da due fenomeni: convezione e irraggiamento. La radiazione termica è un tipo di trasferimento di calore, nel quale il passaggio avviene tramite onde elettromagnetiche. Il trasferimento di energia per radiazione non richiede un mezzo di trasferimento. A differenza della conduzione e della convezione termica (flusso di calore), la radiazione termica può diffondersi anche nel vuoto. La misura della potenza emissiva di un materiale è rappresentata dal coefficiente di emissione. La misura della potenza di assorbimento è rappresentata invece dal coefficiente di assorbimento.

COSÌ LO SPESSORE SI CALCOLA CON POCHI CLICK
Un fattore determinante per il calcolo dello spessore isolante anticondensa minimo, è la tipologia di superficie: piana o cilindrica (tubo). Nel caso di oggetti cilindrici devono essere considerati nel calcolo, non solo le condizioni ambientali, ma anche il logaritmo del rapporto tra diametro del tubo isolato e diametro del tubo non isolato. Come conseguenza ne risulta che, per avere la medesima temperatura superficiale, sulle tubazioni è sufficiente uno spessore d’isolamento più sottile rispetto all’isolamento di superfici piane. La soluzione può essere determinata solo in modo iterativo, cioè attraverso una serie di operazioni. Per evitare di dover eseguire questa procedura complicata, è possibile utilizzare un programma di calcolo, come il nuovo programma ArmWin offerto da Armacell. Oltre allo spessore d’isolamento anticondensa, questo programma può essere usato per eseguire tutti i calcoli tipici del settore della refrigerazione e del condizionamento d’aria, del riscaldamento e dell’idraulica. Armacell ha completamente rivisto il suo programma di calcolo storico e ora offre ArmWin come un aiuto particolarmente user-friendly in modalità online e offline e anche come App. Rispetto alla versione precedente, i calcoli tecnici possono essere eseguiti molto più facilmente e rapidamente. Le informazioni richieste sono state ridotte al minimo.

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