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L'isolamento termico nelle celle frigorifere

29/09/2017

L'isolamento termico è il sistema più efficiente per mantenere il freddo. Tecnicamente consiste nel ridurre la trasmissione di energia termica tra spazi attigui. Lasciamo la parola a Jaime Maruny, amministratore del Gruppo Infrisa, una delle società più consolidate nel settore della progettazione e costruzione di celle frigorifere in Spagna, che collabora regolarmente con Mecalux per la realizzazione di molti dei suoi progetti. In questo articolo, spiega come si ottiene l'isolamento termico dei magazzini che operano a basse temperature e sottolinea l'importanza di una progettazione rigorosa, per garantire il funzionamento ottimale delle celle frigorifere.

La maggior parte dei prodotti alimentari è deperibile e si deteriorano velocemente quando sono esposti a temperatura ambiente. Storicamente l'applicazione del freddo (mediante congelamento e refrigerazione) è stato uno dei metodi più utilizzati per la conservazione degli alimenti per periodi prolungati.

Nel XX secolo si è iniziato a sfruttare il freddo a livello industriale. La ricerca è stata fondamentale nello sviluppo di soluzioni innovative e sempre più efficaci, dal miglioramento dei materiali utilizzati per mantenere il freddo, alla costruzione di impianti e celle frigorifere con la tecnologia più avanzata. Poter disporre degli alimenti per più tempo ha una grande ripercussione a livello sociale ed economico.

 

Evoluzione dell'isolamento termico

Gli isolanti termici sono materiali resistenti al passaggio dell'energia. Si utilizzano nella costruzione delle celle frigorifere per creare una barriera che evita la trasmissione dell'energia e mantiene l'interno a una temperatura adeguata. Da un punto di vista economico, è la migliore soluzione per il risparmio energetico. Scegliere correttamente il materiale che si utilizzerà è fondamentale per costruire una cella frigorifera.

Storicamente, sono stati applicati diversi materiali e soluzioni come isolanti termici. Inoltre, grazie alla ricerca, “il settore si è evoluto negli ultimi decenni con nuovi sistemi e prodotti sempre più efficaci”, precisa Jaime Maruny.

Inizialmente si utilizzava il sughero con barriere al vapore di catrame, il tutto fissato a un supporto in muratura e applicato a mano dai muratori, con rifinitura interna di cemento o materiali ceramici.

Successivamente il sughero è stato sostituito da materiali organici derivati dal petrolio, soprattutto lastre di polistirene espanso (EPS), che continuavano a essere unite alle pareti con catrame. Le lamiere metalliche grecate servivano come rivestimento interno.

Con il tempo, sono stati introdotti nuovi prodotti e tecnologie modulari che fanno a meno delle pareti di muratura, come i pannelli sandwich attualmente utilizzati, che offrono un'elevata resistenza.

 

Pannelli sandwich

Nella seconda metà del XX secolo, data la crescente domanda di celle frigorifere a livello industriale e l'espansione della tecnologia, furono sviluppati i pannelli sandwich.

Jaime Maruny sottolinea che l'uso di tali pannelli ha comportato un grande progresso nel settore della costruzione e dell'isolamento, poiché riuscirono a unire in un unico prodotto una serie di vantaggi, tra cui:

  • Modularità: sono facili da trasportare e da montare.
  • Offrono un'ampia gamma di spessori del nucleo e di lamiere metalliche di rivestimento delle facciate. Le loro caratteristiche dipendono dall'uso del pannello.
  • Eccellenti proprietà meccaniche.
  • Ottima barriera al vapore.
  • Elevata resistenza al passaggio di calore.
  • Finiture igieniche e sanitarie. Di facile pulizia e stabili contro le aggressioni dei microrganismi.
  • Costo moderato.

Attualmente, le celle frigorifere moderne sono costruite con pannelli sandwich con un nucleo isolante di poliuretano (PUR) (sebbene l'uso di poliisocianurato (PIR) sia sempre più diffuso, dato il suo buon comportamento contro il fuoco), unito a due strati di copertura esterna che possono essere metallici o non metallici (generalmente di acciaio o di alluminio).

Il PUR e il PIR sono schiume rigide cellulari composte da due liquidi, il poliolo e l'isocianato, in diverse proporzioni, con uno schiumogeno e altri additivi. La schiuma che si forma aderisce alle due facciate. Le densità della schiuma del prodotto finito è di circa 40 kg/m3.

Le facciate del pannello sono generalmente lamiere di acciaio zincato rifinito con verniciatura in poliestere di silicone (meglio conosciuta come laccatura). Tali lamiere hanno uno spessore minimo di 0,5 mm (fino a un massimo di 0,7 mm) e sono profilate con una finitura grecata, che le rende più resistenti e rigide, oltre ad abbellirle con una vasta gamma di colori.

Nei magazzini situati in ambienti aggressivi (marini, industriali ecc.) o nei quali si maneggiano ed elaborano prodotti speciali (conserve di alimenti sotto sale, non confezionati ecc.), si applicano normalmente rivestimenti più resistenti e anticorrosivi come HDX, PVDF o PET.

In genere, i fabbricanti producono pannelli che misurano da 1,10 a 1,20 m di larghezza, in modo da poter standardizzare il trasporto e facilitarne il montaggio. Le misure appropriate vengono tagliate nella linea di produzione stessa, per evitare di farlo nel cantiere.

La giunzione longitudinale dei pannelli è uno degli elementi più critici e delicati che richiede attenzione durante il montaggio; ciascun fabbricante fornisce la propria soluzione.

L'unione dei diversi pannelli sandwich deve essere assicurata con precisione nel montaggio ed essere sigillata nel cantiere per evitare il passaggio del calore, l'entrata di vapore acqueo e la creazione di ponti termici.

Per quanto riguarda la situazione attuale dei pannelli sandwich, Jaime Maruny spiega che le loro caratteristiche e processi di produzione sono in continua fase di ricerca ed evoluzione, migliorando sempre più la loro qualità e resistenza. “Oggigiorno –specifica– una sola linea può fabbricare milioni di metri quadrati all'anno, rispettando le rigide norme internazionali. Questo è il risultato degli investimenti milionari in ricerca, sviluppo e innovazione e dello spirito di progresso del settore.

I pannelli si utilizzano in celle frigorifere e in capannoni industriali di trasformazione dei prodotti alimentari, sia a intervalli positivi (a temperature da 0 a 10 ºC, baie o locali di lavorazione), sia negativi (tunnel di congelamento e celle di conservazione di prodotti congelati che normalmente si trovano a -25 ºC).

Jaime Maruny indica che Infrisa ha progettato e costruito celle di grande complessità che funzionano anche a temperature molto inferiori, fino a -60 ºC, per conservare tonni. La collocazione di scaffalature metalliche in magazzini con tali caratteristiche è delicata e richiede che il team tecnico del fornitore, in questo caso Mecalux, svolga uno studio approfondito per trovare la soluzione più idonea, poiché l'acciaio è fragile e meno resistente a temperature inferiori ai -35 ºC.

Gli spessori dei pannelli che si installano nelle celle di refrigerazione industriali variano da 100 a 125 mm (a temperature positive) e da 175 a 200 mm (a temperature negative).

 

 

Progettazione di celle frigorifere

Esistono due tipi di strutture per le celle frigorifere: tradizionali e autoportanti. In entrambi i casi, Jaime Maruny ratifica la teoria di Mecalux, ovvero la progettazione ideale per questi impianti avviene dall'interno all'esterno.

Si tratta quindi di progettare e di costruire un capannone iniziando dall'interno, tenendo presenti tutti i mezzi di stoccaggio e sollevamento, affinché il suo ciclo operativo sia efficiente e rispetti le normative. Si prevede la distribuzione e l'organizzazione di sistemi di stoccaggio sulla superficie disponibile, secondo le esigenze logistiche della società.

Una volta definito l'interno, si progetta l'esterno con i parametri del capannone e delle sue celle, prestando molta attenzione all'insieme di pavimentazione e isolamento con pannelli su pareti, soffitti e pavimenti (con un sistema complementare che evita il congelamento del sottosuolo), le porte e gli accessi, le valvole equilibratrici di pressione, le pannellature adeguate, il sistema antincendio ecc.

La progettazione del cantiere e delle celle avviene contestualmente e in modo multidisciplinare, prendendo in considerazione tutti i componenti che intervengono nel ciclo operativo e la loro interazione. Ciò richiede uno studio particolareggiato che si realizza insieme al cliente o ai suoi rappresentanti, mirato a conoscere tutte le particolarità o le variabili del capannone, le esigenze logistiche e le prospettive future della società, oltre ai sistemi di stoccaggio che verranno forniti. Il risultato è un'installazione su misura che si adatta alle caratteristiche ed esigenze di ogni azienda.

La progettazione considera molti aspetti sicuramente complessi, come le misure e le caratteristiche del sottosuolo, la legislazione di ciascun paese, area geografica e città, le particolarità e le esigenze di ogni cliente, il regolamento in materia di protezione antincendio, lo stato della tecnologia e i materiali di ciascun mercato ecc. Questo studio si svolge in modo molto dettagliato e senza tralasciare il fatto che alcune norme possano variare in determinati paesi dell'Europa, dell'Africa o dell'America Latina.

Una cella frigorifera è un investimento considerevole che deve essere sfruttato in termini di redditività, pertanto Jaime Maruny afferma che una buona progettazione è indispensabile per garantire una lunga vita utile.

 

Nel settore logistico del freddo, assumono sempre maggiore rilevanza le soluzioni automatiche di stoccaggio che ottimizzano la capacità di stoccaggio e consentono un corretto controllo dei prodotti

 

 

Celle autoportanti

Tra la fine del XX secolo e gli inizi del XXI secolo hanno cominciato a diffondersi i magazzini robotizzati di grandi dimensioni, che sfruttano tutta la superficie e l'altezza consentita per ottimizzare la capacità di stoccaggio e migliorare il rendimento delle movimentazioni logistiche. Occupando solo lo spazio necessario, il costo energetico per mantenere l'impianto a basse temperature in modo costante è inferiore.

Questi magazzini sono edifici completi, formati da scaffalature metalliche a cui sono fissati la pannellatura e la copertura. La loro costruzione è diversa rispetto alle celle tradizionali, poiché si esegue in poco tempo e con scarse infrastrutture. Per isolare termicamente l'impianto, è fondamentale collocare in modo corretto i pannelli sandwich.

Il perfetto ancoraggio dei pannelli è essenziale, nonché il loro posizionamento (orizzontale o verticale) e l'attenzione alle giunzioni, per evitare tensioni che potrebbero provocare grinze nelle lamiere dei pannelli. Jaime Maruny indica che, essendo sottoposti a cambiamenti di temperatura costanti all'esterno, “i pannelli sono sigillati con particolare cura nelle giunture, per evitare l'ingresso di calore, e devono essere impermeabilizzati con estrema cura nella copertura”.

Nella costruzione di questi magazzini vi sono poi altri elementi di fondamentale importanza. La soletta deve essere correttamente isolata e resistente ai grandi carichi dinamici e statici a cui è sottoposta. Si deve poi prevedere una galleria superiore nella quale collocare ed effettuare la manutenzione di evaporatori, valvole, tubature e cavi degli impianti frigoriferi, elettrici e antincendio. Infine, la sicurezza nel montaggio, con i mezzi di sollevamento per operare a più di 30 m di altezza, ecc.

 

Protezione antincendio

La sicurezza e la protezione antincendio nelle celle frigorifere è fondamentale e indispensabile, nonché complicata dalla difficoltà che presuppone lavorare a basse temperature. Ciò può essere eseguito in modo attivo, con la distribuzione strategica di sprinkler nelle aree con un carico di fuoco più elevato, o in modo passivo, con l'uso di materiali con un migliore comportamento antincendio, settorizzazioni e tecniche per impedire o ritardare la propagazione delle fiamme.

I pannelli sandwich consentono la settorizzazione del magazzino per motivi di sicurezza come protezione antincendio. Sono sempre più sicuri, soprattutto quelli con nucleo di lana di roccia, che settorizzano contro il fuoco, e quelli con nucleo PIR, che non lo propagano. Inoltre, questi prodotti superano rigorose e costose prove di incendio su larga scala per garantire la loro stabilità.

Nello specifico, i pannelli sandwich con nucleo incombustibile di lana di roccia forniscono un'eccellente protezione antincendio, sempre che siano fissati a una struttura anch'essa protetta contro il fuoco. Presentano però una capacità isolante minore, maggiore assorbimento di vapore acqueo e i pannelli sono più pesanti.

Nel caso di Infrisa, aggiunge Jaime Maruny, si combinano i sistemi antincendio attivi e passivi. È stato progettato anche il sistema Infrisa RF Cold, che si applica per casi specifici in locali a temperatura negativa.

“I pannelli sandwich non sono mai stati la causa primaria di incendi in capannoni costruiti con pannelli con nuclei di schiuma di poliuretano (PUR), ma è vero che in passato contribuivano al propagarsi delle fiamme. L'uso del pannello PIR riduce parecchio il rischio, essendo un prodotto con un comportamento migliorato in caso di incendio”, sottolinea Maruny.

Gli incendi si producono generalmente nelle seguenti circostanze:

  • Imprudenza umana: saldature, taglio di pannelli con strumenti che producono scintille, resti ecc.
  • Guasti elettrici: cortocircuiti, cavi e prese in cattivo stato, incidenti nelle zone di ricarica della batteria delle navette ecc.
  • Propagazione di incendi vicini: attraverso immobili o veicoli.

Con la tecnologia di cui si dispone attualmente e lo sviluppo di nuclei isolanti sempre più resistenti nei pannelli, molti principi di incendio non proliferano.

Allo stesso modo, anche l'evacuazione dei fumi è fondamentale e complessa nelle celle frigorifere. Può essere realizzata attraverso l'estrazione naturale e forzata del fumo generato con barriere che limitano la sua propagazione e sistemi di scarico speciali che consentano l'adeguata uscita dei fumi.

In definitiva, una progettazione precisa e dettagliata, con la maggiore quantità di informazioni possibile e che tiene conto delle specifiche e delle normative, oltre all'uso dei materiali più innovativi e resistenti del mercato, consentirà di costruire una cella di raffreddamento che supera le aspettative dei clienti.

 

I pannelli con una formulazione di schiuma adeguata non costituiscono un rischio eccessivo in caso di incendio e sono quindi le soluzioni più sicure e affidabili

 

 

A proposito di Infrisa

Infrisa è una società fondata a Barcellona nel 1971. Noto riferimento per la progettazione e la costruzione di celle frigorifere per una grande varietà di clienti del settore ceramico, caseario, logistico, ittico, ortofrutticolo ecc., è presente con tecnici propri in Spagna, Francia, Portogallo e Messico. Da parecchi anni collabora frequentemente con Mecalux nella realizzazione di progetti innovativi ed efficienti a livello nazionale e internazionale.