Carico termico macchine lavorazione meccanica

[ste_mon]

Buongiorno a tutti.
Devo dimensionare un impianto di climatizzazione estiva per un'azienda di lavorazioni meccaniche.
Ogni macchina di lavorazione ha
- assorbimento elettrico di 14 kW (escluso i kw del gruppo frigo a bordo)
- gruppo frigorifero di raffreddamento olio di lavorazione meccanica da 6kw elettrici e 10kw frigoriferi di resa

Ipotizziamo per semplicità che macchina (e quindi anche il frigo) lavorino al 100% per le 8 ore di turno.
Il materiale metallico lavorato rimane in ambiente dopo la lavorazione rilasciando il calore in ambiente.
L'impianto di aspirazione fumi aspira e filtra in loco rimettendo tutto l'aria in ambiente (ed il suo calore).
L'olio di lavorazione è a circuito chiuso sulla macchina.

Il carico termico dovrebbe essere 14+6-10=10kw
Ipotizzo quindi che tutto il "lavoro elettrico meccanico" si trasformi pari pari in calore che rimane in ambiente che devo smaltire.

Chiaro che applicando % di riduzione del carico per i fattori di contemporaneità (non saranno sempre al 100%) di conseguenza si riducono tutti i valori.

Ho preso qualche abbaglio?

Grazie

[NoNickName]

Ipotizzo quindi che tutto il "lavoro elettrico meccanico" si trasformi pari pari in calore che rimane in ambiente che devo smaltire.
Chiaro che applicando % di riduzione del carico per i fattori di contemporaneità (non saranno sempre al 100%) di conseguenza si riducono tutti i valori.
Ho preso qualche abbaglio?

Direi di no, il carico termico è pari al carico elettrico.
Tutto il lavoro si trasforma in calore. A cui vanno aggiunti i carichi esogeni e l'evapotraspirazione.

[Ronin]

Il carico termico dovrebbe essere 14+6-10=10kw
Ipotizzo quindi che tutto il "lavoro elettrico meccanico" si trasformi pari pari in calore che rimane in ambiente che devo smaltire.

non mi è chiaro dove viene smaltito il calore che il frigo sottrae all'olio: c'è un condensatore esterno? sennò, se il frigo lo smaltisce dentro l'ambiente, ad es. tramite radiatori a bordo macchina, devi smaltire pure quello

[ste_mon]

[quote]
non mi è chiaro dove viene smaltito il calore che il frigo sottrae all'olio: c'è un condensatore esterno? sennò, se il frigo lo smaltisce dentro l'ambiente, ad es. tramite radiatori a bordo macchina, devi smaltire pure quello
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Il gruppo frigo di ogni macchina utensile lo ho considerato all'interno dell'ambiente.
Ho fatto alcune semplificazioni, probabilmente qualche gruppo verrà messo in esterno con vantaggio in fase estiva per riduzione del carico.
In fase invernale ovviamente è un apporto gratuito.

[arkanoid]

Devi considerare il carico elettrico totale. Se i frigo hanno i condensatori esterni, allora togli l'assorbimento dei frigo. In teoria dovresti togliere anche il calore spostato dai frigo all'esterno, ma non so se lo farei, dipende da che numeri risultano.
20 kW termici a postazione.

Una parte andrà nel riscaldamento dei pezzi che hanno inerzia ma a regime sei comunque su quel numero

Un plauso all'imprenditore che non fa lavorare la gente con 40°C

[Ronin]

Il gruppo frigo di ogni macchina utensile lo ho considerato all'interno dell'ambiente.

se è così devi considerare 14+6 (perchè i 10 vengono "tolti" dall'olio, ma ributtati dal frigo dentro l'ambiente).
da valutare l'installazione di un sistema di ventilazione che aspiri il calore (sopra le macchine) e lo butti verso l'esterno

[mat]

Il gruppo frigo di ogni macchina utensile lo ho considerato all'interno dell'ambiente.

se è così devi considerare 14+6 (perchè i 10 vengono "tolti" dall'olio, ma ributtati dal frigo dentro l'ambiente).
da valutare l'installazione di un sistema di ventilazione che aspiri il calore (sopra le macchine) e lo butti verso l'esterno

Mi farei chiarire meglio perché ho il dubbio che ste_mon non abbia compreso la tua domanda circa lo smaltimento del calore dei frigo...
Assolutamente d'accordo sul valutare l'espulsione fumi all'esterno; tra l'altro sarei curioso di sapere che tipo di filtrazione hanno per poter mantenere un tutto ricircolo (non so nemmeno se sia permesso da Asl/Spresal)

Se i frigo hanno i condensatori esterni, allora togli l'assorbimento dei frigo. In teoria dovresti togliere anche il calore spostato dai frigo all'esterno, ma non so se lo farei, dipende da che numeri risultano.

Perché "in teoria"? Sicuramente andrebbe tolto, in quel caso. Semmai mi porrei il dubbio (molto cautelativo) sui 6 kW di assorbimento dei compressori

[arkanoid]

Per tenere del margine. Se parte da contemporaneità 1 no, ma quello può valutarlo in base alle certezze che saranno in grado di dargli. E' un mondo particolare con molti dati sbagliati.

[Abser]

Se il refrigeratore ha il condensatore in ambiente, a parte i fattori di contemporaneità, il carico da neutralizzare è di 14+6 = 20 kW cioè tutto il carico elettrico entrante.
Se il refrigeratore è splittato ed ha il condensatore esterno che espelle all'esterno 6+10 = 16 kW il carico risultante è di 4 kW

[arkanoid]

Il compressore verosimilmente non è raffreddato dal fluido, dissipa in ambiente. Le mie esperienze nel settore industriale sono pessime, spesso chi vende le macchine non ha dati tecnici e spesso quando li hanno non sono veritieri. Tieni del margine soprattutto se i setpoint sono richiesti per la ripetibilità del processo.

[NoNickName]

Il compressore verosimilmente non è raffreddato dal fluido, dissipa in ambiente.

Dipende dal compressore, se è di tipo aperto o di tipo semiermetico/ermetico. Nel primo caso, detratto il lavoro fatto, il calore è dissipato in ambiente, nel secondo no.

[mat]

Non è questione di raffreddamento: il lavoro del compressore si applica sul gas refrigerante, che poi dissipa questa energia sul condensatore. Nel ciclo ideale di un refrigeratore a compressione di vapore, la potenza da dissipare all'esterno è resa termica + assorbimento compressori, e così si progettano le batterie (perché è cautelativo).
Nella realtà dei fatti ci saranno le perdite per attrito che invece finiranno nell'ambiente circostante i compressori e non sul condensatore, ma è poca cosa. Per quello dicevo che considerare i 6 kW come calore immesso nel capannone sarebbe ipercautelativo.

[ste_mon]

Buongiorno a tutti e grazie per i vari feed back.
Cerco di darvi qualche indicazione nel seguito avendo fatto anche alcuni approfondimenti.

Diciamo che le lavorazioni meccaniche che eseguono su elementi meccanici di piccolissima dimensione, grande quantità e velocità, richiedono una temperatura stabile per motivi di accuratezza delle lavorazioni e generale benessere dei lavoratori.

Le macchine utensili sono dei centri di lavoro quasi completamente dotati di cofanatura e dotati, se richiesto, di impianto di aspirazione e filtrazione autonomo. In effetti ne hanno già altre e sono compatibili con le norme igieniche locali per qualità e capacità filtrante.
Ovvio che così il calore rimane in ambiente, utile in inverno, da smaltire in estate.
Ci sono vantaggi e svantaggi rispetto ad sistema centralizzato ovviamente. Il centralizzato, che ho fatto altre volte, comporterebbe di reimmettere in ambiente un quantitativo di aria (tramite recuperatore di calore) pari a quello di aspirazione. Serve una batteria calda per inverno per non immettere aria troppo fredda. Purtroppo i recuperatori di queste portate e di tipo industriale hanno efficienze a mio avviso scarse... seppur sulla carta indichino valori anche buoni di efficienza alla prova concreta la batteria calda si attiva molto molto spesso.

Le macchine utensili possono essere fornite con o senza il gruppo frigo dedicato con potenza come ho indicato all'inizio.
Se rimangono in ambiente è corretto considerare TUTTO il carico elettrico come carico da smaltire con le premesse iniziali.
Il raffreddamento non è utile in quanto ovviamente il gruppo frigo lo reimmette in ambiente... mi ero sbagliato nel mio primo messaggio.
Può essere che alcune unità, poste sul perimetro dell'edificio, io chieda di posizionare il gruppo frigo in esterno altrimenti con i calcoli che ho fatto è necessario condizionare l'ambiente anche in pieno inverno.. sarebbe un controsenso e ciò crea un carico termico estivo esagerato.

Il cliente mi ha detto che in generale hanno esperienza di un fattore di contemporaneità di circa il 75% delle macchine quando sono a pieno regime per motivi di manutenzione o set-up della macchina produttiva.

[NoNickName]

Devi allora usare un condizionatore close control.

[arkanoid]

Se il capannone è nuovo e coibentato, con decine di kW termici smaltiti è ragionevole che in inverno hai anche oltre 20°C senza riscaldamento ambiente.
Valuta se inverno ha senso fare free cooling con un gruppo apposito.
Se per il processo serve stabilità di temperatura è ragionevole ipotizzare un setpoint estivo ed invernale non troppo diverso...se al cliente stanno bene 27-28°C in estate e 16-18C inverno non è un processo sensibile alla temperatura.

[Ronin]

ma il gruppo frigo dove scarica il calore che rimuove dal circuito dell'olio? se ha come quasi tutti un condensatore ad aria, basta remotizzare quello (nè più nè meno di quel che si farebbe montando l'unità esterna di uno split).
la stessa cosa vale per l'aspirazione dalla cofanatura: si può convogliare direttamente fuori (avendo cura del rispetto delle norme atex nel progetto della ventilazione, da come descrivi la situazione).
in questo modo la quantità di calore sarebbe solo quella dispersa dagli involucri, una piccola frazione rispetto al carico elettrico totale.

Devi allora usare un condizionatore close control.

e probabilmente anche un cloaking device per non farti trovare dal committente che alla prima bolletta verrà senz'altro a cercarti

[NoNickName]

e probabilmente anche un cloaking device per non farti trovare dal committente che alla prima bolletta verrà senz'altro a cercarti

D'altra parte è una coperta corta. Se vuoi la qualità e la precisione...

[mat]

Ci sono vantaggi e svantaggi rispetto ad sistema centralizzato ovviamente. Il centralizzato, che ho fatto altre volte, comporterebbe di reimmettere in ambiente un quantitativo di aria (tramite recuperatore di calore) pari a quello di aspirazione. Serve una batteria calda per inverno per non immettere aria troppo fredda. Purtroppo i recuperatori di queste portate e di tipo industriale hanno efficienze a mio avviso scarse... seppur sulla carta indichino valori anche buoni di efficienza alla prova concreta la batteria calda si attiva molto molto spesso.

Beh si può sempre pensare a un sistema di aspirazione che espelle in estate e ricircola in inverno; anzi, se come dici nel seguito del tuo messaggio, i carichi sono talmente alti che serve raffrescare pure in inverno, farai un ricircolo solo parziale, in modo da avere il giusto quantitativo di free cooling.
Ma stiamo andando fuori topic, a te interessava centrare i carichi e quello è stato definito.

[ste_mon]

Se il capannone è nuovo e coibentato, con decine di kW termici smaltiti è ragionevole che in inverno hai anche oltre 20°C senza riscaldamento ambiente.
Valuta se inverno ha senso fare free cooling con un gruppo apposito.
Se per il processo serve stabilità di temperatura è ragionevole ipotizzare un setpoint estivo ed invernale non troppo diverso...se al cliente stanno bene 27-28°C in estate e 16-18C inverno non è un processo sensibile alla temperatura.

Il tema non è tanto la temperatura mantenuta ma "il mantenerla" nel senso che le macchine si resettano e ricalibrano ad ogni ciclo di lavoro per compensare dilatazioni e deformazioni, il probelma sono i transitori, si deve cercare di mantenere un minimo di uniformità nel corso delle 24h.

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Beh si può sempre pensare a un sistema di aspirazione che espelle in estate e ricircola in inverno; anzi, se come dici nel seguito del tuo messaggio, i carichi sono talmente alti che serve raffrescare pure in inverno, farai un ricircolo solo parziale, in modo da avere il giusto quantitativo di free cooling.
Ma stiamo andando fuori topic, a te interessava centrare i carichi e quello è stato definito.

Si, ci ho pensato, comunque se aspirazione è elevata (devo valutare) in estate devi comunque re-immetete aria trattata per evitare eccessiva depressione in ambiente (rientrate di polveri, calore esterno ecc)

[mat]

Si, ci ho pensato, comunque se aspirazione è elevata (devo valutare) in estate devi comunque re-immetete aria trattata per evitare eccessiva depressione in ambiente (rientrate di polveri, calore esterno ecc)

Che si debba reimmettere aria lo davo per assodato, il fatto è che quell'aria sarà senz'altro a temperatura/entalpia ben più bassa di quella dei fumi aspirati ed espulsi, quindi anche immettendola senza trattarla, nel bilancio dell'edificio staresti comunque asportando del calore (che diversamente dovresti "estrarre" con un ciclo frigorifero)