RISPARMIO ENERGETICO ATTRAVERSO L’IMPIEGO DI SISTEMI DI TUBAZIONI IN PLASTICA IN IMPIANTI TERMOTECNICI Matteo Bedosti – Georg Fischer S.p.A. 1. Introduzione Viviamo in tempi di grandi cambiamenti e sfide importanti. La popolazione in crescita e le esigenze di più elevati standard di vita ci spingono a ricercare un migliore utilizzo delle risorse disponibili. La carenza idrica e la qualità dell'acqua, così come l’efficienza nel consumo energetico, stanno diventando le questioni chiave da affrontare, non solo nei mercati emergenti ma anche nei Paesi sviluppati. La qualità e la conservazione dell'acqua e il risparmio energetico sono la chiave per un ambiente più sostenibile. Queste sfide richiedono un ripensamento complessivo dei materiali utilizzati, spingendo alla progettazione ecocompatibile dei prodotti e all’utilizzo di sistemi focalizzati sulla scelta di materiali migliori, sull'uso efficiente dell’energia nella produzione dei materiali stessi e nel funzionamento degli impianti, sulla progettazione attenta e sull'installazione sicura, che permettano di eliminare le perdite e le contaminazioni. In questo senso l’impiego di materiali di ultima generazione, anche nell’ambito dei sistemi tradizionalmente “poveri” o secondari come i sottoservizi idraulici o i sistemi di condizionamento, è la chiave per una riduzione sensibile dell’impatto ambientale derivante dalla gestione di un impianto industriale. L’impiego di sistemi di tubazione in materiale termoplastico in alternativa ai tradizionali sistemi in metallo può essere considerato un piccolo passo nella giusta direzione. Nel seguito verranno brevemente illustrate le caratteristiche dei sistemi di tubazione in materiale termoplastico, i principali punti di forza e i limiti applicativi, analizzando i vantaggi energetici ed economici ottenibili con l’utilizzo di questi sistemi. 2. I materiali plastici Le materie plastiche sono materiali polimerici che vengono creati dalla conversione chimica di prodotti naturali o sintetizzati da materiali organici. I componenti principali sono lunghe catene di carbonio (C) e idrogeno (H), elementi di cui sono costituiti i componenti base delle materie plastiche, i cosiddetti monomeri. Materie prime per la produzione delle materie plastiche sono composti naturali, come la cellulosa, il carbone, il petrolio e il gas naturale. Complessivamente, l'industria della plastica consuma circa il 6% dei prodotti petroliferi provenienti dalle raffinerie. Matteo Bedosti – Georg Fischer S.p.A. Risparmio energetico attraverso l’impiego di sistemi di tubazioni in plastica in impianti termotecnici Pag. 1 / 14 Etilene H2C=CH2 Polyethylene [-H2C-CH2-]n Le materie plastiche sono prodotte unendo un gran numero di componenti di base simili (monomeri) per mezzo di un legame chimico, attraverso il processo di polimerizzazione. I materiali plastici si suddividono in 3 gruppi principali sulla base della loro struttura interna e delle conseguenti proprietà meccaniche: - Materiali termoplastici, che consistono in lunghi filamenti - con o senza diramazioni – e che per le loro peculiari caratteristiche sono i più adatti alla realizzazione di sistemi di tubazione e valvole. - Materiali termoindurenti, costituiti da catene di polimeri connesse strettamente tra loro e che quindi non possono essere fuse o deformate, utilizzati spesso sotto forma di resine per la produzione di oggetti come prese elettriche o bilie. - Materiali elastomerici, anche detti “caucciù sintetico”, in cui le catene polimeriche sono connesse tra loro con legami più blandi, contribuendo a conferire un’elevata elasticità al materiale. Questi materiali sono utilizzati industrialmente nella produzione di guarnizioni ed o-ring. 3. I materiali termoplastici Come detto, i materiali termoplastici sono costituiti da lunghi filamenti di molecole, con o senza diramazioni, con una struttura interna disordinata o parzialmente ordinata. Questa struttura interna del materiale comporta che i termoplastici se riscaldati si distorcono, fondono e solidificano di nuovo raffreddandosi. Questo processo può essere Matteo Bedosti – Georg Fischer S.p.A. Risparmio energetico attraverso l’impiego di sistemi di tubazioni in plastica in impianti termotecnici Pag. 2 / 14 riprodotto all’infinito. Inoltre i materiali termoplastici possono subire deformazioni plastiche e, grazie a queste proprietà, sono adatti per stampaggio ad iniezione, estrusione e fusione: questo li rende i materiali perfetti per la realizzazione di sistemi di tubazioni. A loro volta, sulla base della loro struttura interna, i materiali termoplastici possono essere suddivisi in 2 categorie: - Termoplastici semi-cristallini, che hanno una struttura parzialmente ordinata: fanno parte di questa categoria le poliolefine (polipropilene, polietilene, polibutilene) e i fluoropolimeri (PVDF, PTFE, FEP…). - Termoplastici amorfi, che hanno una struttura completamente disordinata: in questa categoria sono inclusi i vinilcloridi (PVC-U, PVC-C…) e gli stireni (ABS, polistirene…). I materiali semi-cristallini sono più adatti alla saldatura a caldo, mentre i termoplastici amorfi sono ideali per l’incollaggio o saldatura a freddo (solvent cementing). Struttura amorfa Struttura semi-cristallina 4. Sistemi di giunzione di materiali plastici Per la giunzione del piping in materiale termoplastico sono disponibili diverse tecnologie di giunzione, per lo più estremamente semplici e di facile apprendimento. 4.1. Saldatura a freddo (incollaggio) La saldatura a freddo, in inglese solvent cementing, è una tecnica di giunzione idonea ai materiali termoplastici amorfi. Si realizza completamente a freddo con l’utilizzo di una speciale colla costituita da un solvente nel quale è disciolta un’elevata percentuale del termoplastico stesso. Applicando uno strato di questa colla con un pennello sul raccordo e sulla tubazione da unire, la parte superficiale a contatto viene ammorbidita chimicamente. Unendo le due parti a sovrapposizione e attendendo l’evaporazione del solvente si ottiene una saldatura omogenea ed efficace. La realizzazione di questo tipo di giunzioni è molto semplice e veloce e non richiede l’impiego di strumenti particolari o connessioni elettriche. Matteo Bedosti – Georg Fischer S.p.A. Risparmio energetico attraverso l’impiego di sistemi di tubazioni in plastica in impianti termotecnici Pag. 3 / 14 4.2. Saldatura a caldo La saldatura a caldo dei materiali termoplastici è indicata solo per i materiali semicristallini. A seconda della tipologia di materiale e del tipo di applicazione sono disponibili diverse tecniche di saldatura a caldo, elencate nel seguito. 4.3. Saldatura di tasca Si tratta del sistema di saldatura a caldo più semplice e può essere realizzato con macchinari relativamente elementari. La saldatura di tasca è simile all’incollaggio, in quanto prevede l’utilizzo di un raccordo femmina e di una tubazione maschio: per mezzo di un elemento riscaldante, la superficie interna del raccordo e quella esterna del tubo vengono riscaldate fino al punto di fusione del materiale, dopo di che le due parti sono pressate una nell’altra (manualmente o per mezzo di una morsa) per ottenere la giunzione. Questo tipo di tecnica di saldatura è normalmente limitato a diametri fino al DN100. 4.4. Saldatura di testa La saldatura testa-testa è il processo di saldatura più utilizzato nel mondo delle materie plastiche, in particolare per le tubazioni di grande diametro. Viene utilizzata con tutti i materiali termoplastici semicristallini (polietilene, polipropilene, PVDF) e dal punto di vista del risultato finale è la giunzione più simile a quella realizzata su materiali metallici. Per la saldatura di testa le estremità dei tubi (o dei raccordi) da saldare vengono scaldati a temperatura di fusione utilizzando un elemento riscaldante piano, per poi essere compressi uno contro l’altro secondo una curva di spinta determinata dalle specifiche internazionali. Spingendo gli elementi uno contro l’altro si ottiene un codolo di saldatura ben visibile e una giunzione accurata. Saldando tubi e raccordi con diametro interno ed esterno molto simili, l’area di passaggio ottenuta risulterà pressoché costante. Per l’esecuzione delle saldatura di testa è richiesto un allineamento preciso degli elementi da saldare e l’applicazione di una forza di compressione degli elementi accuratamente dosata, di conseguenza si utilizzano macchine apposite che permettono di controllare costantemente i parametri dell’operazione. Matteo Bedosti – Georg Fischer S.p.A. Risparmio energetico attraverso l’impiego di sistemi di tubazioni in plastica in impianti termotecnici Pag. 4 / 14 Non è possibile saldare di testa manualmente. 4.5. Elettrofusione La saldatura per elettrofusione è il sistema più semplice e immediato per la saldatura delle tubazioni in plastica ed è impiegato per la saldatura del polietilene e polibutilene. Questo sistema viene impiegato massicciamente nell’ambito degli impianti per la distribuzione di acqua e gas e nei sistemi termoidraulici, grazie alla semplicità di esecuzione e all’efficacia realizzativa. Non sono inoltre richiesti macchinari pesanti ed ingombranti come per la saldatura di testa, il che può risultare molto utile per lavori da eseguire in luoghi disagiati o posizioni particolari. Inoltre possono essere saldati tubi di spessore diverso e viene utilizzata una sola macchina per tutti i diametri. L’elettrofusione avviene utilizzando degli speciali manicotti che vengono calzati sulle estremità da saldare – previa opportuna pulizia delle parti – al cui interno è annegata una resistenza elettrica con i relativi connettori. La saldatura avviene semplicemente applicando tensione ai morsetti del manicotto tramite una macchina dedicata. 4.6. Saldature speciali (IR e BCF) Per applicazioni speciali, dove siano richieste particolari cautele in termini di purezza del materiale e assenza di punti di ristagno nella linea, come ad esempio sistemi per Matteo Bedosti – Georg Fischer S.p.A. Risparmio energetico attraverso l’impiego di sistemi di tubazioni in plastica in impianti termotecnici Pag. 5 / 14 l’acqua ultrapura o per applicazioni medicali, è possibile utilizzare tecniche di saldatura “speciali”, ovvero la saldatura IR (infrarosso) e BCF (Bead and Crevice Free). Entrambe queste tecniche si possono considerare applicazioni particolari della saldatura di testa, la differenza essendo sostanzialmente il sistema utilizzato per riscaldare le estremità dei tubi. La saldatura IR utilizza per l’appunto un emettitore ad infrarosso per riscaldare le estremità del tubo o del raccordo: il riscaldamento avviene dunque senza contatto, eliminando qualsiasi alterazione del materiale dovuta alla pressione sulla piastra riscaldante e limitando di conseguenza anche gli sforzi meccanici applicati al materiale. La saldatura risulta più omogenea e si ottiene un cordone di saldatura di dimensioni inferiori, con conseguente riduzione della formazione di depositi nella tubazione. La saldatura BCF è invece una tecnica di saldatura utilizzata specificamente per ridurre al minimo la dimensione del cordone di saldatura, in particolare sul lato interno del tubo. Per ottenere questo risultato, il materiale viene riscaldato con una resistenza elettrica, in questo caso a contatto, ma in fase di saldatura viene introdotta all’interno del tubo un olivetta gonfiabile che impedisce fisicamente la formazione del cordone all’interno del tubo durante la compressione dei due tratti da saldare. Matteo Bedosti – Georg Fischer S.p.A. Risparmio energetico attraverso l’impiego di sistemi di tubazioni in plastica in impianti termotecnici Pag. 6 / 14 Il risultato è un cordone di saldatura pressoché impercettibile, sul quale non possono depositarsi impurità o crearsi ristagni di materiale durante l’operatività dell’impianto. 5. Confronto tra tubazioni metalliche e termoplastiche A prescindere dagli specifici vantaggi in termini di risparmio energetico e ottimizzazione dei costi, che verranno illustrati dettagliatamente nel seguito, i materiali termoplastici presentano ovviamente caratteristiche differenti rispetto ai materiali metallici tradizionalmente utilizzati per la realizzazione del piping. Qui di seguito un breve riepilogo dei principali vantaggi e limiti dei materiali termoplastici se confrontati con i materiali metallici. 5.1. Vantaggi del materiali termoplastici I principali vantaggi dei sistemi termoplastici sono i seguenti: a) Assenza di corrosione e ossidazione: per la loro composizione chimica, i materiali termoplastici non sono soggetti all’arrugginimento, di conseguenza possono essere installati senza problemi in ambienti umidi (scantinati, birrerie, aree esterne, trincee e scavi) e necessitano di pochissima manutenzione. Idealmente un piping termoplastico una volta installato correttamente non necessita manutenzione per 25 anni. b) Resistenza chimica: i materiali termoplastici sono in grado di resistere a moltissimi prodotti chimici estremamente aggressivi, come acidi e basi forti, e non subiscono aggressione o deperimento nell’impiego con acqua clorata, glicoli o acqua marina, risultando la scelta ideale per sistemi di raffreddamento e impianti di trattamento acque. c) Basso peso specifico: a parità di PN, un tubo in materiale plastico pesa circa 4 volte meno (ad esempio, tubo 2” PN16: in PE = 1,06 kg/m, in acciaio = 4,83 kg/m), e lo stesso vale per tutti gli altri componenti del piping. Di conseguenza si hanno minori difficoltà nel maneggiare ed installare il piping, che è possibile maneggiare manualmente fino a grossi diametri, e minori problemi nell’installazione di linee verticali, nella progettazione dello staffaggio e nella progettazione di installazioni roof-top o in canale esistenti. Inoltre i costi e l’inquinamento dovuti al trasporto del materiale fino al cantiere e in fase d’installazione sono molto inferiori rispetto al metallo. d) Ridotta conducibilità termica: grazie al bassissimo coefficiente di conducibilità termica (0,14-0,4 W/mK per i materiali termoplastici contro 42 W/mK per l’acciaio e 407 W/mK per il rame) i sistemi termoplastici consentono di ridurre drasticamente le perdite di calore lungo la linea, riducendo in ultima analisi il consumo energetico dell’impianto, come verrà illustrato meglio nel seguito; inoltre si ha una minore formazione di condensa e brina sulla tubazione e l’assenza di ponti termici sulla linea. e) Bassa rugosità superficiale: grazie al processo produttivo utilizzato (estrusione o stampaggio) rispetto a quello utilizzato per le tubazioni metalliche, il piping Matteo Bedosti – Georg Fischer S.p.A. Risparmio energetico attraverso l’impiego di sistemi di tubazioni in plastica in impianti termotecnici Pag. 7 / 14 termoplastico risulta avere una ridottissima rugosità superficiale – per esempio un valore di 0,007 mm per il PE contro 0,05 mm dell’acciaio inox – consentendo di ottenere perdite di carico molto più basse e l’assenza quasi completa di incrostazioni, che col tempo possano ridurre l’area di passaggio utile. f) Sistema di giunzione: come illustrato in precedenza, la giunzione dei sistemi termoplastici, sia essa di tasca, di testa o quant’altro, è in genere molto semplice e di facile apprendimento rispetto alla saldatura dei metalli. g) Assenza conducibilità elettrica: il materiale non è soggetto alle correnti vaganti eventualmente presenti e non è necessario prevedere alcun tipo di protezione catodica. 5.2. Svantaggi dei materiali termoplastici Gli svantaggi dei materiali termoplastici rispetto ai sistemi in metallo sono sostanzialmente questi: a) Assenza conducibilità elettrica: la stessa caratteristica che può essere considerata un vantaggio ha anche ripercussioni negative, in quanto si possono formare cariche elettrostatiche sul materiale e all’interno del materiale (nel trasporto di oli minerali, ad esempio). A parte materiali specificamente progettati, in genere i materiali termoplastici non sono utilizzabili in area classificata e non sono certificati ATEX. b) Elevata espansione termica: i materiali termoplastici sono soggetti ad un’espansione termica molto maggiore rispetto al metallo. Il coefficiente di espansione lineare delle tubazioni in materiale termoplastico è nel range 0,06-0,20 mm/mK, contro 0,012-0,017 mm/mK dei principali materiali metallici. Di conseguenza il piping in materiale plastico richiede particolare cautela nella progettazione, in particolare in caso di sistemi esposti a forti variazioni termiche, in modo da compensare adeguatamente queste espansioni ed evitare eccessive sollecitazioni al piping, prevedendo punti fissi, omega di espansione o calcolando la sollecitazione extra a cui viene sottoposta la tubazione. c) Resistenza alla pressione: il piping termoplastico ha in genere una limitazione importante in termini di pressione sopportabile, con un limite che ad oggi è situato a PN25 o meno, a seconda del tipo di materiale. A differenza del piping metallico, la resistenza alla pressione per i materiali plastici dipende inoltre dalle condizioni di esercizio della linea (temperatura e agenti chimici impiegati), riducendo ulteriormente il PN disponibile per l’installazione. Il tipico diagramma pressione-temperatura, in questo caso per il PVC-U, mostra come la pressione massima ammissibile decresca sensibilmente con la temperatura. Matteo Bedosti – Georg Fischer S.p.A. Risparmio energetico attraverso l’impiego di sistemi di tubazioni in plastica in impianti termotecnici Pag. 8 / 14 d) Range di temperatura: l’intervallo di temperature ammissibili per i materiali termoplastici è fortemente limitato se comparato con i sistemi metallici, sia per le alte che per le basse temperature. Qui di seguito una tabella riepilogativa dei limiti di funzionamento del piping nei vari materiali termoplastici. e) Infiammabilità/combustibilità: i polimeri termoplastici sono generalmente costituiti da catene di idrocarburi collegati tra di loro, di conseguenza sono essi stessi un combustibile. Alcuni materiali, come il PVC e il PVDF, contenendo una percentuale di alogeni nella miscela, bruciano se esposti a una fiamma ma si spengono quando la fiamma viene allontanata, anche se la fiamma generata può contenere fluoro o cloro; altri materiali, in particolare PE, PP, ABS e PB, continuano a bruciare anche quando la fiamma viene allontanata. 6. Risparmio energetico Entrando nello specifico dei vantaggi ricavabili dall’impiego di sistemi termoplastici per ottenere un risparmio energetico in impianti industriali o termotecnici, analizzeremo tre aree principali che illustrano i benefici dell’utilizzo di sistemi termoplastici rispetto a sistemi in metallo. 6.1. Life cycle analysis La qualità delle performance ambientali dei sistemi di tubazioni in materiale termoplastico è stato dimostrato nelle valutazioni del ciclo di vita delle tubazioni per applicazioni nei settori della building technology, dell’industria e della distribuzione di Matteo Bedosti – Georg Fischer S.p.A. Risparmio energetico attraverso l’impiego di sistemi di tubazioni in plastica in impianti termotecnici Pag. 9 / 14 acqua e gas. L'analisi mette a confronto gli effetti ambientali di un tubo di un metro per ciascuna delle materie plastiche comunemente utilizzate con i principali materiali concorrenti (per DN25, 80, 150 e 400). Lo studio è stato condotto da una Società svizzera indipendente specializzata nelle analisi delle prestazioni ambientali e si basa su Ecoinvent, il principale Life Cycle Inventory Database al mondo. Le conclusioni principali di questo studio sono che i sistemi di tubazione in plastica offrono prestazioni migliori rispetto ai sistemi in metallo, cosa peraltro confermata anche da diversi altri studi in merito. I materiali termoplastici ottengono un punteggio particolarmente alto in particolare a causa del peso ridotto, che paga nei settori del trasporto e della lavorazione. Le soluzioni completamente in plastica sono più leggere rispetto ad altri sistemi di tubazioni realizzate con materiali convenzionali e questo ha un effetto positivo sulla carbon footprint. Un esempio lampante è l'impronta di CO2 di un tubo in PE (DN80) di un metro di lunghezza: la somma di tutti i gas serra emessi nell'atmosfera durante le varie fasi di produzione del materiale (estrazione, raffinazione, trattamento dei materiali, produzione, trasporto e riciclaggio) è di circa cinque volte inferiore per un tubo in materiale termoplastico che per un tubo di acciaio inossidabile dello stesso diametro. Il grafico seguente illustra e riepiloga i risultati della life cycle analysis condotta sui vari materiali tipicamente utilizzati per la realizzazione di sistemi di piping. Un’altra conferma a quanto illustrato proviene da studi condotti per conto del TEPPFA (The European Plastic Piping and Fittings Association) da parte del Flemish Institute of Technology, che conduce valutazioni del ciclo di vita per diversi sistemi di tubazione in plastica valutando le materie prime, i fornitori, la produzione, l'utilizzo dei prodotti da parte dei clienti fino alla loro riutilizzazione, una volta raggiunta la fine della vita utile. I risultati degli studi condotti finora confermano le eccellenti prestazioni ambientali dei Matteo Bedosti – Georg Fischer S.p.A. Risparmio energetico attraverso l’impiego di sistemi di tubazioni in plastica in impianti termotecnici Pag. 10 / 14 tubi in plastica per le varie applicazioni, che vengono riassunti nella Environmental Product Declaration (EPD). I seguenti grafici mostrano il contributo al riscaldamento globale e alla riduzione della fascia d’ozono derivanti dall’utilizzo di materiali plastici (nello specifico PE e multistrato) rispetto ai concorrenti in metallo, confermando ancora una volta gli enormi benefici che si possono ottenere utilizzando materiali plastici. Le conclusioni ottenute da questi studi e da altre simulazioni disponibili sono state raccolte in un tool1 per la valutazione del risparmio in termini di emissioni di anidride carbonica utilizzando materiali plastici rispetto ai più comuni materiali metallici. A titolo d’esempio, l’immagine successiva mostra il calcolo effettuato utilizzando tubo in PE anziché tubo in carbon steel: per soli 200 m di tubo DN80 il risparmio ammonta a 4500kg di CO2. Da sottolineare che nello studio, e di conseguenza nel tool, non vengono considerati i costi energetici dovuti all’installazione del piping. 1 Disponibile all’indirizzo http://www.gfps.com/content/gfps/com/en/support_and_services/online_tools/carbon_calculator.html Matteo Bedosti – Georg Fischer S.p.A. Risparmio energetico attraverso l’impiego di sistemi di tubazioni in plastica in impianti termotecnici Pag. 11 / 14 6.2. Dispersioni termiche Uno dei più importanti vantaggi dal punto di vista energetico che si possono ottenere utilizzando materiali termoplastici è nella ridotta dispersione termica, dovuta alla bassa conducibilità termica dei materiali plastici in comparazione con il metallo. La tabella in allegato riepiloga i valori di conducibilità specifica dei vari materiali. Materiale ABS PE80 PE100 PP PVC-U PVC-C PVDF Acciaio Acciaio Inox Rame Conducibilità termica [W/mK] 0,17 0,43 0,38 0,23 0,15 0,15 0,19 76 15 365 La bassa dispersione termica comporta che la potenza impiegata per mantenere in temperatura l’impianto sia molto inferiore, sia che si tratti di sistemi operanti con fluidi caldi sia che si tratti di sistemi di refrigerazione. La minore potenza termica necessaria si traduce sul lungo termine in una marcata riduzione dell’impatto energetico nella gestione dell’impianto e nel contempo in una riduzione di costi complessivi di gestione. Per effettuare verifiche in questa direzione, è possibile anche in questo caso avvalersi di un tool online2 che permette di valutare la differenza complessiva della perdita di calore e del conseguente risparmio economico ottenibile. Alcuni semplici esempi consentono di valutare appieno i vantaggi ottenibili con sistemi in plastica. a) Esempio n° 1: piping completo per un impianto di raffreddamento, con diverse linee di vari diametri. Disponibile all’indirizzo http://www.gfps.com/content/gfps/com/en/support_and_services/online_tools/cooling.html e limitato all’ABS e al PE. 2 Matteo Bedosti – Georg Fischer S.p.A. Risparmio energetico attraverso l’impiego di sistemi di tubazioni in plastica in impianti termotecnici Pag. 12 / 14 La differenza in termini di calore non disperso nell’ambiente nei 10 anni ipotetici di funzionamento dell’impianto riduce chiaramente l’impatto ambientale dell’impianto, inoltre ha un evidente effetto anche sui costi di gestione complessivi dell’impianto, come si evince dalla tabella seguente: Il risparmio calcolato corrisponde a una riduzione dei costi di circa € 10 / giorno, quindi un risparmio immediatamente percepibile. b) Esempio n° 2: piccolo manifold da 3” per la distribuzione di acqua calda a 50°C, con 6 derivazioni da 1”. Tubazioni 1 Tubazioni 2 Fluido Temp. Fluido ABS Acciaio Acqua 50°C Diam. Tubaz 1 32 90 Diam Tubaz 2 33.7 88.9 Temperatura ambiente 23°C Velocità aria 0.5m/s Lungh. U1 U2 ΔU W1 W2 ΔW 120 300 0.893 2.008 1.112 2.488 0.219 0.48 2892.5 16264 3603.7 20153.9 711.2 3889.9 In questo caso, risulta un risparmio in termini di calore non disperso pari a ΔW = 4601.1W. Utilizzando l’impianto 24h/24 per 365gg/anno, per 10 anni, il risparmio complessivo in termini economici è pari a € 8.999,00, ovvero circa € 2.4 / giorno, pur trattandosi di un impianto di modestissime dimensioni. 6.3. Perdite di carico Un altro vantaggio impiantistico derivante dall’uso di materiali plastici in alternativa ai tradizionali metalli, che comporta un notevole vantaggio in termini di risparmio energetico, è dovuto alla ridotta rugosità superficiale dei materiali termoplastici. Questa caratteristica deriva essenzialmente dal processo produttivo e dalle caratteristiche fisiche del materiale stesso. In genere, a fronte di una rugosità superficiale pari a 0.007 mm per i materiali termoplasitici, i materiali metallici hanno rugosità tra le 3 e le 30 volte più elevate3. Le perdite di carico che si generano in un sistema termoplastico sono di conseguenza decisamente più basse se comparate con un analogo sistema metallico. 3 Acciaio = 0.2 mm, Acciaio Inox = 0.05 mm, Rame = 0.02 mm. Matteo Bedosti – Georg Fischer S.p.A. Risparmio energetico attraverso l’impiego di sistemi di tubazioni in plastica in impianti termotecnici Pag. 13 / 14 Per quantificare i vantaggi realizzabili in termini di risparmio energetico, può essere anche in questo caso utilizzato un tool online4, che consente di effettuare i calcoli in modo rapido e semplice. Nel seguito un caso esemplificativo per un tipico impianto di refrigerazione, in cui abbiamo confrontato le perdite di carico risultanti per un sistema in ABS contro un sistema realizzato in acciaio. La differenza in termini di perdita di carico sull’impianto è di oltre 1,5 bar, il che comporta una notevole riduzione del consumo energetico impiegato nella movimentazione del fluido e un conseguente risparmio economico nella gestione dell’impianto. 7. Conclusioni A fronte di quanto illustrato, risulta chiaro come il piping in materiale termoplastico, limitatamente all’ambito delle applicazioni in cui può essere utilizzato, fornisca evidenti vantaggi sia in termini generali, sia più specificatamente per quanto riguarda il risparmio energetico, la sostenibilità ambientale e le performance economiche. 4 All’indirizzo http://www.gfps.com/content/gfps/com/en/support_and_services/online_tools/cooling.html Matteo Bedosti – Georg Fischer S.p.A. Risparmio energetico attraverso l’impiego di sistemi di tubazioni in plastica in impianti termotecnici Pag. 14 / 14