Lo scambiatore saldobrasato è un tipo di dispositivo che viene saldobrasato in uno speciale forno sottovuoto moderno, dove la temperatura raggiunge spesso anche i 450 gradi Celsius. È costituito, come molti sanno, da fogli metallici, solitamente in acciaio, chiamati semplicemente piastre dello scambiatore. Queste piastre sono corrugate. Tra di esse rimane uno spazio ridotto che forma canali regolari, consentendo il passaggio dei fluidi che devono scambiare calore. Lo scambio avviene proprio attraverso queste piastre.
✅ Gli scambiatori di calore, durante la produzione, vengono sottoposti a processi di brasatura differenti, a seconda del livello di resistenza alla pressione che si desidera ottenere. Di conseguenza, alcuni scambiatori sono progettati per supportare pressioni standard comprese tra 10, 20 o 30 bar.
✅ Esistono anche modelli che subiscono un trattamento differente, più lungo e complesso. L'intero processo è più dispendioso in termini di tempo ed energia, ma consente di produrre scambiatori ad alta pressione, con resistenza fino a 40 o 45 bar. Grazie a questo trattamento, sul mercato sono disponibili dispositivi in grado di gestire impianti che utilizzano gas ad alta pressione, come il freon utilizzato nelle pompe di calore.
✅ Il coefficiente di scambio termico di uno scambiatore a piastre saldobrasato è superiore a quello degli scambiatori convenzionali (a mantello e fascio tubiero, oggi sempre più rari), se confrontiamo le prestazioni con portate simili. Grazie allo spessore estremamente ridotto delle piastre, pari a soli 0,3-0,4 mm (nel caso degli scambiatori Nordic Tec), lo scambio termico è particolarmente efficiente. Inoltre, la quantità di materiale necessaria per la produzione di uno scambiatore a piastre è relativamente ridotta. Un dispositivo di questo tipo, talvolta denominato in inglese PHE (Plate Heat Exchanger), crea quindi una struttura compatta con un’ampia superficie di scambio termico. È per questo motivo che c'è una chiara tendenza a sostituire i vecchi tipi di scambiatori con modelli a piastre.
Il processo di brasatura può essere effettuato correttamente solo in linee di produzione moderne e altamente avanzate dal punto di vista tecnologico, in particolare nei forni sottovuoto. In caso contrario, non si avrebbe la certezza che il dispositivo risulterà durevole e resistente alle perdite. Gli scambiatori Nordic Tec sono generalmente riconosciuti come tra i dispositivi saldobrasati più robusti.
Durante il trattamento nel forno sottovuoto, il materiale utilizzato per la brasatura (solitamente rame, più raramente nichel) viene riscaldato a temperature estremamente elevate, diventando così plastico. In questo modo è possibile ottenere le forme fisiche e le proprietà desiderate per poi procedere rapidamente al raffreddamento del materiale. Più efficiente è questo processo, più resistente sarà lo scambiatore in qualsiasi impianto. Tra l'altro, il raffreddamento del materiale avviene anche tramite uno scambiatore di calore, ma questa è un’altra storia, poiché si tratta di un tipo diverso di scambiatore, che rappresenta comunque un componente fondamentale del forno sottovuoto.
Questo processo, se eseguito in una linea produttiva avanzata e moderna, crea giunzioni resistenti a diversi tipi di fluidi e pressioni. È il segreto per realizzare un dispositivo in grado di funzionare in molteplici applicazioni, con diversi tipi di impianti e parametri. Ciò rende lo scambiatore estremamente versatile.
Durante il processo di produzione degli scambiatori a piastre e, in particolare, per l'uso della brasatura in rame, i bordi dello scambiatore assumono una caratteristica colorazione ramata simile alla ruggine. Inoltre, a volte si possono notare tracce di rame sulle piastre anteriori o posteriori. Spesso queste tracce si trovano vicino agli attacchi e possono apparire sotto forma di puntini o linee, che talvolta vengono interpretati erroneamente come crepe o segni di ruggine sullo scambiatore.
Ovviamente, si tratta di un'assurdità: gli scambiatori di calore non possono arrugginirsi prima di essere messi in funzione con l'acqua (anche se fossero realizzati con acciaio di scarsa qualità). Allo stesso modo, quelle che sembrano “crepe” non possono essere veri e propri difetti: immagina un acciaio che si fessura spontaneamente, sappiamo che è praticamente impossibile.
✅ Se le piastre dello scambiatore fossero piatte, il flusso dei fluidi attraverso il dispositivo sarebbe semplice e lineare. Non ci sarebbero quasi perdite di pressione all’ingresso dell’acqua (o di altri fluidi), il che sembrerebbe un vantaggio. Tuttavia, anni di ricerche e studi per migliorare la tecnologia di scambio termico, condotti da diverse aziende, principalmente in Scandinavia, Germania e Stati Uniti, hanno dimostrato in modo inequivocabile che una piastra corrugata o scanalata induce un flusso turbolento (in termini più semplici, più agitato), che porta a risultati migliori nello scambio termico. Le prestazioni in termini di trasferimento di calore risultano migliori anche utilizzando una piastra della stessa superficie.
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