Diagnostica all’idrogeno

La diagnostica a idrogeno è un metodo moderno, altamente sensibile e sicuro per la rilevazione delle perdite negli scambiatori di calore a piastre. Utilizza una miscela di idrogeno (H₂) e azoto (N₂), il cosiddetto gas di formatura, che è ininfiammabile, non esplosivo e conforme alla norma di sicurezza ISO 10156.

Principio del metodo:

• Lo scambiatore a piastre viene riempito con il gas di prova (tipicamente 10 % H₂ e 90 % N₂) su un lato del circuito primario o secondario.
• Sull’altro lato dello scambiatore, dove circola aria non in pressione, si monitora con un rilevatore di idrogeno la presenza di molecole di H₂.
• Grazie alle dimensioni estremamente ridotte della molecola di idrogeno, è possibile individuare anche microperdite che spesso sfuggono ad altri metodi.

Vantaggi del metodo:

• Alta sensibilità – rilevazione di perdite fino a 10⁻⁶ mbar∙l/s.
• Sicurezza – miscela ininfiammabile, adatta a lavori in spazi chiusi e ambienti operativi.
• Velocità e precisione – risultati immediati con localizzazione accurata della perdita.
• Nessuna distruzione dell’apparecchiatura – metodo delicato, adatto anche a tecnologie sensibili.

Applicazioni tipiche:

• Diagnostica delle perdite operative nell’industria alimentare, farmaceutica, energetica o chimica.
• Verifica della tenuta dopo revisione o manutenzione dello scambiatore.
• Prevenzione della contaminazione tra i fluidi (es. acqua/vapore, acqua/refrigerante, fluidi CIP/prodotto alimentare).

Descrizione funzionale della prova di tenuta

Lo scambiatore di calore deve essere pulito, scollegato dalle connessioni delle tubazioni e svuotato prima dell’esecuzione della prova. La pulizia preliminare è effettuata dal cliente, ad esempio tramite una stazione CIP. Lo svuotamento dello scambiatore avviene immettendo aria compressa sia sul lato primario che secondario, in modo da far fuoriuscire la maggior parte del fluido contenuto. Il passo successivo consiste nell’occlusione di tutti gli ingressi e uscite dello scambiatore tramite appositi tappi di chiusura. Il lato primario viene quindi pressurizzato con il gas di prova (miscela di idrogeno e azoto), in funzione delle pressioni ammissibili dei singoli scambiatori a piastre o a fascio tubiero. Il lato secondario resta a pressione atmosferica e in esso circola aria. Questo circuito d’aria include un compressore a membrana che mette in movimento l’aria e un punto di misura, da cui vengono prelevati i campioni. Se l’apparecchiatura presenta danni (cricche, corrosione, ecc.), le molecole di idrogeno possono attraversare dalla parte primaria a quella secondaria normalmente separate, vengono trascinate dal flusso d’aria e condotte al punto di misura. Qui sono rilevate dal sensore e visualizzate dallo strumento di misura come concentrazione di H₂ = perdita intersezionale (interna).

Suddivisione della prova di tenuta

Il processo di collaudo dello scambiatore di calore comprende due parti distinte: 

1. Determinazione della perdita interna (intersezionale), ovvero eventuali danni alle piastre o ai tubi di scambio termico. La durata è di circa 2 ore per sezione, a seconda delle dimensioni dell’apparecchio. Per ottenere un risultato univoco vengono eseguite almeno 3 misurazioni, con un intervallo tra due misurazioni che dipende dal volume della sezione (scambiatore) interessata. 
2. Determinazione della perdita esterna, cioè eventuali danni alle guarnizioni, alle piastre o ai tubi di scambio, oppure perdite dovute a un serraggio insufficiente dello scambiatore. La durata è di circa 30 minuti. La prova viene effettuata facendo scorrere il sensore sulla superficie dell’apparecchio. Eventuali perdite o microfughe vengono rilevate con precisione puntuale dal sensore e i punti difettosi sono immediatamente localizzati e contrassegnati (ad esempio con un nastro colorato).

Proprietà dell’idrogeno

• La molecola più piccola al mondo
• La molecola più leggera al mondo
• Viscosità molto bassa
• Bassa concentrazione nell’ambiente (0,5 ppm)
• Ecologico
• Il gas di controllo più economico (circa 1/4 dei costi dell’elio)
• Non tossico
• Non corrosivo
• Autorizzato per alimenti (E 949)

Requisiti generali per l’industria alimentare

I requisiti delle catene commerciali internazionali costringono sempre più spesso i produttori ad adottare elevati standard di accreditamento come l’IFS (International Food Standard). I produttori devono essere in grado di fornire un prodotto sicuro dal punto di vista fisico, chimico e biologico durante l’intera catena produttiva. La base del sistema di controllo dovrebbe essere un piano HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Point) ampio e approfondito, che si basa sul Regolamento (CE) n. 852/2004 – norme generali sull’igiene dei prodotti alimentari.