"Quando inizio con un concetto di sviluppo o la progettazione di un sistema ad alta pressione per una macchina utensile, la prima domanda che mi pongo è come posso soddisfare i requisiti del cliente in modo da generare il minor apporto di calore possibile nel sistema, al fine di evitare, se possibile, il raffreddamento attivo. Dopo tutto, perché generare energia e calore a caro prezzo che non mi serve, per poi raffreddarlo di nuovo a caro prezzo?". (Jürgen Müller).

I sistemi di raffreddamento per la lavorazione sono disponibili in molte versioni. Molti produttori cercano di ottenere un sistema modulare con un elevato grado di combinabilità dei componenti, spesso richiesto dall'industria.

Tuttavia, se si vuole adottare un approccio equilibrato alla questione del raffreddamento di un sistema di lubrificazione, ci sono solo due strade da percorrere se si fanno le cose per bene:

1. Ottimizzare l'efficienza energetica del sistema in modo da non richiedere il raffreddamento attivo.

2. Progettare un sistema equilibrato con raffreddamento attivo

Per evitare il raffreddamento attivo, è possibile selezionare fin dall'inizio la potenza della pompa del motore in modo da evitare un sovradimensionamento, che poi deve essere nuovamente raffreddato, oppure utilizzare tecnologie di controllo appropriate, come pompe autoregolanti o l'uso di inverter. In questo modo è possibile sviluppare concetti di sistema su uno spettro più ampio e allo stesso tempo evitare il sovradimensionamento.

Se un sistema viene progettato senza raffreddamento attivo e solo dal punto di vista della riduzione dell'energia, nella maggior parte dei casi è possibile ottenere un processo di lavorazione stabile. Ma non si può né regolare né controllare la temperatura, si può solo mantenerla relativamente stabile entro un certo intervallo.

Se è chiaro fin dall'inizio che una macchina utensile con un sistema integrato ad alta pressione o di raffreddamento deve funzionare in condizioni di temperatura molto specifiche, questo può essere ottenuto solo attraverso il raffreddamento attivo.

Un edificio è dotato di un sistema centrale di acqua di raffreddamento e può fornire un mezzo di raffreddamento permanente per il raffreddamento a circuito chiuso. Le macchine possono quindi essere collegate direttamente alla rete dell'acqua fredda tramite uno scambiatore di calore a piastre incorporato o tramite una stazione di scambio di calore incorporata con filtrazione integrata (ad es. stazione di scambio di calore (WTS) di Müller) oppure si possono avere sistemi periferici, come un sistema di raffreddamento con filtrazione fine, su cui può essere installato anche lo scambiatore di calore a piastre (ad es. CL3/CL4/CL5 di Müller).

Raffreddamento centralizzato

Vantaggi:

• Il calore residuo del sistema di raffreddamento centralizzato può essere utilizzato per riscaldare l'edificio e l'acqua oppure viene convogliato all'esterno.
• L'edificio della fabbrica non viene riscaldato dall'aria di scarico.

Svantaggi:

• Se il sistema centralizzato si guasta, l'intero processo produttivo può essere interrotto.
• Elevati costi di investimento dovuti alla corrispondente protezione contro i guasti

Un capannone di produzione non dispone di una fornitura centralizzata di acqua di raffreddamento e vengono utilizzate le cosiddette soluzioni di raffreddamento stand-alone, ovvero il raffreddamento attivo di una singola macchina utensile. Se non sono disponibili sistemi periferici con filtrazione fine, sono disponibili le seguenti opzioni:

• Stazione di scambio di calore + recooler dell'acqua di raffreddamento in combinazione, collegato alla macchina utensile.
• Raffreddatore attivo con circuito di filtraggio collegato alla macchina utensile.

Con i dispositivi periferici esistenti, come un sistema di lubrificazione di raffreddamento o un sistema ad alta pressione, è possibile installare uno scambiatore di calore a piastre nel circuito di filtrazione e quindi alimentarlo tramite un recooler dell'acqua di raffreddamento. In alternativa, il sistema di raffreddamento può essere dotato direttamente di raffreddamento attivo. Questo può essere risolto in diversi modi, ad esempio tramite raffreddatori a immersione nel serbatoio supplementare (possibile anche senza filtrazione, in quanto insensibile allo sporco, ma questo può portare alla formazione di condensa nel serbatoio supplementare) o tramite raffreddatori attivi montati sul sistema con uno scambiatore di calore a piastre integrato nel circuito del filtro.

Raffreddatore a immersione come raffreddatore attivo nell'area del serbatoio sporco

Vantaggi:

• Non richiede filtrazione
• Manutenzione ridotta

Svantaggi:

• Forma condensa nel lubrificante di raffreddamento, che può causare problemi
• Richiede molto spazio

Raffreddatore attivo con scambiatore di calore a piastre integrato per la zona pulita (circuito di filtraggio)

Vantaggi:

• Richiede poco spazio
• Può essere facilmente installato in un secondo momento
• Alta efficienza in relazione allo spazio richiesto

Svantaggi:

• Può funzionare solo in aree pulite
• Richiede una manutenzione più regolare rispetto ai raffreddatori a immersione

Raffreddamento decentralizzato

Vantaggi:

• Elevata disponibilità del sistema (nessuna dipendenza pura da una soluzione centralizzata)

Svantaggi:

• Il calore disperso dalle singole postazioni di lavoro non può essere raccolto. Il calore residuo aumenta in modo massiccio la temperatura ambiente
• Investimento piuttosto elevato, poiché esistono molte piccole soluzioni stand-alone.

Il principio guida di Müller è quello di progettare inizialmente tutti i sistemi in modo da evitare il raffreddamento attivo o da ottenere sempre il minor apporto di calore possibile nel sistema. Il raffreddamento attivo viene utilizzato solo se il cliente richiede la stabilità della temperatura del lubrificante di raffreddamento o del processo sulla macchina utensile. Anche in questo caso, il vantaggio è che la capacità di raffreddamento richiesta è inferiore grazie alla progettazione equilibrata della tecnologia. Il tutto nell'interesse dell'efficienza energetica e dell'ambiente.

Non si può negare che sul mercato esistano molti sistemi di raffreddamento e ad alta pressione dotati di sistemi di pseudo-raffreddamento. Due costellazioni si distinguono in particolare:

• Raffreddatori olio-aria installati sul sistema
• Piccoli raffreddatori attivi installati sul sistema

Da un punto di vista tecnologico, queste due varianti di configurazione funzionano, ma noi le scartiamo completamente. L'efficienza della capacità di raffreddamento dei raffreddatori olio-aria (caso 1) dipende in modo determinante dalla temperatura ambiente. Se il raffreddatore è definito abbastanza grande e la temperatura ambiente è bassa, un raffreddatore ad aria può effettivamente ridurre la temperatura del lubrificante di raffreddamento fornito. Ma quando è il caso? Raramente, a seconda del periodo dell'anno e della natura dell'officina. Se l'officina è dotata di aria condizionata, un sistema del genere può avere perfettamente senso. Tuttavia, è importante ricordare che l'aria di scarico del radiatore dell'olio aumenta immediatamente la temperatura ambiente.

Se si installano piccoli raffreddatori attivi su un sistema ad alta pressione (caso 2), di solito viene raffreddato il piccolo serbatoio pulito del sistema di raffreddamento ad alta pressione, ma non direttamente il serbatoio della macchina, a meno che il concetto generale non preveda un raffreddamento bypass. Ciò porta a due conclusioni: o solo il serbatoio pulito del sistema di raffreddamento viene raffreddato, il che significa che il fluido raffreddato ad alta pressione raggiunge il bordo di taglio durante il processo di lavorazione e poi incontra il fluido caldo dal sistema di raffreddamento a inondazione, che viene aspirato dal serbatoio della macchina utensile non raffreddato. Questa costellazione può portare a gravi problemi di processo in determinate circostanze. La stabilità della temperatura dell'intero sistema non può essere raggiunta in questo modo. La situazione è simile con un sistema di raffreddamento bypass installato. Il raffreddatore, troppo piccolo, non è in grado di mantenere a una temperatura stabile l'intero sistema costituito dal serbatoio della macchina utensile e dal serbatoio aggiuntivo del sistema di raffreddamento. Il raffreddamento avviene qui e la miscelazione è ottenuta tramite il bypass. Tuttavia, ciò comporta una temperatura casuale che non può essere controllata in qualsiasi momento.