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marcellomiccio@libero.it      


Industria  di  processo     -­‐ L’industria  di  processo  è  definita  come  un’industria  basata  su  processi  di   produzione  in  cui  la  materia  prima  trattata  è  soggetta  prevalentemente  a   trasformazioni  di  tipo  chimico-­‐fisico,  che  attribuiscono  un  valore  aggiunto   all’output.  In  parole  povere  in  un’industria  di  processo  vi  sono  montaggi  o   lavorazioni  meccaniche  ma  i  processi  prevalenti  sono  trasformazioni   chimico-­‐fisiche  quali  riscaldamento,  congelamento,  separazione  ecc.   -­‐ Con  il  passare  del  tempo  e  l’introduzione  di  tecnologie  sempre  più  spinte   l’industria  di  processo  si  è  evoluta  molto  e  si  è  specializzata  nei  seguenti   settori:     A) Industria  chimica:  nasce  per  la  produzione  di  fertilizzanti.   Generalmente  il  petrolio  è  la  principale  fonte  di  materia  prima  per  le   industrie  chimiche.   B) Industria  petrolchimica:  si  affianca  all’industria  chimica  e  ha  come   scopo  principale  quello  di  raffinare  il  greggio  (petrolio)  primordiale.   C) Industria  chimica  fine:  ha  dimensioni  ridotte  rispetto  le  precedenti  e  si   occupa  prevalentemente  della  produzione  di  detersivi,  solventi,  vernici.   D) Industria  farmaceutica:  si  basa  sulla  trasformazione  della  materia  e   lavora  su  piccole-­‐medie  quantità  di  prodotto.  Per  il  suo  carattere   prettamente  innovativo  investe  molto  in  Ricerca  e  Sviluppo  per  essere   sempre  all’avanguardia  con  le  nuove  scoperte.   E) Industria  alimentare:  è  un  settore  in  continua  espansione  e  con  un   trend  di  crescita  nettamente  positivo.   F) Industria  materiali  speciali:  si  occupa  della  produzione  di  prodotti   particolari,  un  esempio  sono  le  protesi  sintetiche.   G) Industria  energetica:  si  occupa  della  trasformazione  di  determinati   combustibili  in  energia.  In  questa  categoria  rientrano  anche  impianti   nucleari  e  impianti  termovalorizzatori  (trasformazione  dei  rifiuti).     Corrente  di  processo     -­‐ Nell’industria  di  processo  le  lavorazioni  possono  essere  continue,   discontinue  o  semicontinue  e  la  materia  prima  si  muove  in  forma  liquida  o   solida.   -­‐ Nel  caso  di  processi  continui  la  materia  prima  nei  suoi  diversi  stadi  di   trasformazione  si  muove  in  forma  di  “correnti”,  ossia  flussi  di  materia.   Questi  flussi  di  materia  individuano  una  corrente  di  processo  che  può   essere  definita  in  qualsiasi  punto  dell’impianto  dalle  seguenti  variabili:   1) Portata:  definisce  la  quantità  di  materia  che  si  muove  all’interno   dell’impianto  nell’unità  di  tempo.  Si  misura  generalmente  in  [Kg/h]   oppure  in  [Kmol/h].      

 

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2) Composizione:  definisce  la  composizione  e  le  caratteristiche  della   materia  in  lavorazione  individuando  gli  elementi  che  la  compongono.   Supponendo  che  una  qualsivoglia  corrente  si  composta  da  “C”   componenti,  allora  per  definire  univocamente  la  concertazione  di  ogni   elemento  occorrono  “C-­‐1”  variabili,  poiché  l’ultima  si  ricava  per   differenza.   3) Temperatura:  individua  la  temperatura  della  corrente  in  un   determinato  punto  dell’impianto.  Si  misura  in  gradi  kelvin  [K].   4) Pressione:  individua  la  pressione  della  corrente  in  un  determinato   punto  dell’impianto.  Si  misura  in  [KPa].     -­‐ Una  volta  definiti  questi  parametri  per  specificare  correttamente  una   corrente  di  processo  occorre  individuare  “C+2”  variabili.  A  queste  variabili   sono  poi  legate  altre  proprietà  d’interesse  quali  densità,  viscosità,   conducibilità  termica  ecc.       Unit  Operation     -­‐ Una  unit  operation  è  definita  come  una  apparecchiatura  che  data  una   corrente  in  ingresso,  caratterizzata  dalle  due  “C+2”  variabili,  restituisce   all’uscita  la  stessa  corrente  ma  con  almeno  una  variazione  di  una  delle   “C+2”  variabili  in  gioco.     -­‐ Questo  tipo  di  apparecchiatura  può  essere  vista  come  un  operatore   matematico  che  trasforma  un  set  di  variabili  di  valore  assegnato  (variabili   in  entrata)  in  un  altro  set  di  variabili  (variabili  in  uscita).  L’operatore   stesso  esegue  la  trasformazione  in  base  al  valore  di  un  altro  set  di  variabili   (variabili  interne,  rappresentative  delle  condizioni  operative  e  di   grandezze  tipiche  dell’apparecchiatura).   -­‐ In  una  schematizzazione  primordiale  del  processo  le  operazioni  unitarie   sono  assimilate  a  delle  “black  box”  e  vengono  definite  per  segmentare  e   specificare  l’intero  processo.   -­‐ L’operazione  unitaria  è  il  singolo  stadio  di  trasformazione  del  prodotto   coincidente  in  generale  con  una  specifica  apparecchiatura.  Le  categorie  di   operazioni  unitarie  sono  generalmente  suddivise  per  finalità:     Ø Scambiatore  di  calore:  utilizzato  per  riscaldare,  raffreddare,   vaporizzare  e  condensare.   Ø Reattore  chimico:  utilizzato  per  trasformare  la  composizione  della   corrente.   Ø Separatore:  utilizzato  per  separare  correnti  con  diversa  composizione.          

 

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Gradi  di  libertĂ      -­â€? Rappresentano  il  numero  di  variabili  che  devono  essere  assegnate  o   saturate  per  rendere  univoco  il  problema  di  progettazione  o  esercizio.   All’atto  pratico  il  numero  di  gradi  di  libertĂ   è  definito  dalla  differenza  tra  il   numero  di  variabili  e  il  numero  di  vincoli:   đ?‘ ! = đ?‘ ! − đ?‘ !   -­â€? Questo  individuato  è  il  numero  di  gradi  di  libertĂ   “astrattoâ€?  dell’elemento   considerato.  Ma  poichĂŠ  un  problema  senza  dati  e  specifiche  non  ha  senso   andiamo  ora  a  considerare  il  numero  di  gradi  di  libertĂ   “effettivoâ€?,  definito   come:   đ?‘ !∗ = đ?‘ ! − đ?‘ !"#$     -­â€? Per  il  conteggio  di  variabili  e  vincoli  esistono  tecniche  specifiche:   A) Conto  variabili;  portata,  composizione,  temperatura,  pressione,  flussi   energia,  variabili  interne,  variabili  ripetitive.   B) Conto  vincoli;  bilanci  materiali,  bilanci  energia,  equilibrio  fisico,   equilibrio  chimico,  relazioni  di  trasporto,  vincoli  inerenti.   -­â€? Lo  studio  dei  gradi  di  libertĂ   è  fondamentale  nella  progettazione  e   gestione  di  un  impianto  perchĂŠ  permettere  di  comprendere  quali  siano  le   sue  reali  potenzialitĂ   e  permette  di  variare,  modificare  qualcosa  nel   processo.  Infatti,  se  non  si  avessero  gradi  di  libertĂ ,  il  sistema  sarebbe   totalmente  rigido  e  non  si  avrebbe  la  possibilitĂ   di  intervenire  sul   processo.     Stima  costi  apparecchiature  di  processo     -­â€? La  fase  di  progettazione  e  di  regolazione  vanno  portate  avanti  nel  modo   piĂš  economico  possibile.  Per  far  questo  è  opportuno  studiare  se  esiste  una   qualche  relazione  tra  le  dimensioni  delle  loro  apparecchiature  e  il  loro   costo.   -­â€? Per  far  questo  occorre  che:   Ă˜ďƒ˜ Ogni  apparecchiatura  sia  individuata  da  un  parametro  dimensionale   significativo  ai  fini  del  costo.   Ă˜ďƒ˜ Si  definisca  una  legge  di  potenza  che  leghi  il  costo  al  parametro   dimensionale.   Ă˜ďƒ˜ Si  consideri  come  base  il  costo  attuale  “đ??ś! â€?  di  una  apparecchiatura  di   dimensione  nota  “đ?‘†! â€?.   -­â€? Allora  sotto  queste  considerazioni  la  relazione  di  costo  assume  al  seguente   forma:   đ?‘†! đ??ś! = đ??ś! ( )!     đ?‘†!    

 

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-­â€? Qui  l’esponente  “đ?›źâ€?  esprime  l’effetto  del  fattore  di  scala.  Generalmente  è   minore  dell’unitĂ ,  tuttavia  nella  apparecchiature  a  pressione  risulta  essere   maggiore  dell’unitĂ .   -­â€? Di  norma  in  un  impianto  di  processo,  chimico  o  petrolchimico,  si  ha  che  il   fattore  alfa  assume  un  valore  paria  a  6/10    (Legge  di  Williams).  Le  stime  di   costo  cosĂŹ  ottenute  presentano  scostamenti  inferiori  al  20%,  rispetto  ai   costi  stimati  analiticamente.  Viene  utilizzata  per  approvare  i  budget  in   studi  preliminari     Operazioni  di  scambio  termico     -­â€? Le  operazioni  di  scambio  termico  sono  quelle  attraverso  cui  è  variata  la   temperatura  di  un  fluido  o,  piĂš  raramente,  di  un  solido,  oppure  ne  è   provocato  il  cambiamento  di  fase  (ossia  il  passaggio  dalla  fase  gassosa  a   quella  liquida,  o  dalla  fase  liquida  a  quella  solida,  o  viceversa).     -­â€? Nel  seguito  si  considereranno  soltanto  le  operazioni  di  scambio  termico  in   cui  sono  coinvolte  fasi  fluide  che  sono  quelle  che  si  incontrano  piĂš  di   frequente.  AffinchĂŠ  si  abbia  scambio  di  calore  è  necessario  che  esista  una   differenza  di  temperatura  tra  un  fluido  piĂš  caldo  ed  uno  piĂš  freddo  e  lo   scambio  termico  agisce  nel  senso  di  portare  ad  un  riequilibrio  delle   temperature.   -­â€? Ogni  scambiatore  presenta  un  grado  di  libertĂ   legato  alla  portata  di  fluido   di  servizio,  che  può  essere  ottimizzato  economicamente  giĂ   in  sede  di   progettazione.  Nella  fase  di  realizzazione  emergeranno  altri  gradi  di   libertĂ   legati  alle  caratteristiche  costruttive  prescelte.   Lo  scambio  termico  radiativo   -­â€? La  principale  operazione  di  scambio  termico  radiativo  è  il  forno.  Esso   viene  prevalentemente  utilizzato  per:   Ă˜ďƒ˜ Riscaldamento  e  vaporizzazione  di  correnti  fluide   Ă˜ďƒ˜ Trattamento  di  solidi  da  fondere  (industria  del  vetro  e  metallurgia)   Ă˜ďƒ˜ Cottura  di  specifici  prodotti  (laterizi,  alimenti‌)   -­â€? L’energia  termica  è  trasmessa  generalmente  per  irraggiamento  secondo  la   legge  di  Stefan-­â€?Boltzmann  da  una  fiamma  oppure  da  una  resistenza   elettrica.   -­â€? Il  flusso  termico  è  quindi  espresso  dalla  relazione:   đ?‘„ = đ??š  đ??´  đ?œŽ   đ?‘‡!! − đ?‘‡!!     -­â€? Qui  “đ?œŽâ€?  è  la  costante  di  Boltzmann,  “Fâ€?  il  fattore  di  vista,  “Aâ€?  l’area  di   impatto  del  flusso  termico  e  “Tâ€?  la  temperature  rispettivamente  di   emissione  e  di  impatto.   -­â€? Il  flusso  termico  impatta  sulla  superfice  da  riscaldare  e  produce  l’effetto   desiderato  attraverso  un  bilancio  termico.      

 

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  StabilitĂ   delle  apparecchiature  di  scambio   -­â€? Per  stabilitĂ   termica  si  intende  la  caratteristica  di  smorzare  eventuali   fluttuazioni  di  temperatura  del  fluido  di  processo  e  di  non  andare  fuori   controllo  nel  caso  di  riduzione  o  assenza  del  fluido  di  processo.   -­â€? Lo  scambiatore  termico  è  un’operazione  “stabileâ€?,  quindi  anche  in  assenza   di  un  grado  di  regolazione  opportuno  il  sistema  tende  a  smorzare  le   variazioni  e  gli  effetti  iniziali.  Questo  avviene  spontaneamente  grazie  a   principi  fisici  e  termodimanci.   -­â€? Il  forno  invece  è  sostanzialmente  instabile  quindi  le  operazioni  in  cui  è   utilizzata  quest’apparecchiatura  devono  essere  costantemente  monitorate,   attraverso  dispositivi  automatici  di  controllo,  perchĂŠ  eventuali  irregolaritĂ    possono  portare  a  gravi  danni  ed  eventi  catastrofici  (disastro  Fukushima).   Separatori  di  fluidi   -­â€? I  separatori  fanno  parte  della  famiglia  delle  operazioni  unitarie  atte  a   separare  o  isolare  i  componenti  di  una  miscela.  In  particolare  un   separatore  è  in  grado  di  variare  la  composizione  di  almeno  una  delle   specie  in  ingresso.   -­â€? Prima  di  analizzare  le  differenti  tipologie  di  separatori  è  necessario   definire  le  caratteristiche  di  ogni  separatore:   1) Purezza:  valore  di  composizione  di  una  corrente. Â Ăˆ  una  specifica  di   processo  dettata  da  motivi  economici  oppure  da  specifiche  normative   (es:  leggi  sull’inquinamento). Â Ăˆ  l’obiettivo  di  composizione  che  si   prefigge.  (es:  đ?‘Ľ! ≤ 0,7  )   2) Recupero:  esprime  la  quantitĂ   di  corrente  di  processo  che  si  riesce  a   recuperare  e  portare  nella  corrente  pura.  Analiticamente  si  esprime   come  frazione  in  massa  del  componente  in  analisi  rispetto  a  quello   alimentato.  Nel  caso  di  una  separazione  in  due  correnti  (B,D)  si  ha:   đ??ˇ  đ?‘Ľ! đ??ľ  đ?‘Ľ!        đ?‘œđ?‘?đ?‘?đ?‘˘đ?‘&#x;đ?‘’     đ??š  đ?‘Ľ  ! đ??š  đ?‘Ľ  ! !  ! -­â€? Se  per  esempio  si  ha  “!  !  ! > 0,9â€?  abbiamo  che  nove  parti  su  dieci  sono   !

recuperate  dalla  corrente  pura  mentre  una  è  persa.  Questo  perchĂŠ  un   singolo  separatore  non  è  mai  in  grado  di  separare  le  due  correnti   perfettamente.  Su  questa  considerazione  si  fonda  la  consuetudine  di   inserire  piĂš  separatori  in  serie.   -­â€? Per  come  si  definiscono  queste  due  proprietĂ   si  evince  che  elevata  purezza   implica  scarso  recupero  e  viceversa.  Dunque  la  scelta  dell’apparecchiatura   piĂš  opportuna  è  sempre  frutto  di  un  “trade  offâ€?  o  di  uno  sdoppiamento  di   separazione:  una  fase  ad  alta  purezza  e  una  ad  alto  recupero.      

 

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Separatore  Flash   -­‐ Apparecchiatura,  molto  semplice,  utilizzata  generalmente  per  correggere   miscele.  La  classica  operazione  dove  viene  sfruttato  un  separatore  di  tipo   flash  è  la  ripulitura  dell’olio  di  semi  che  viene  trattato  con  l’esano,  che  in   seguito  deve  essere  rimosso.   -­‐ L'evaporazione  flash  (o  evaporazione  parziale)  consiste  in   un'evaporazione  parziale  (cioè  in  cui  solo  una  parte  del  liquido  viene  fatta   evaporare)  effettuata  facendo  passare  il  liquido  attraverso  una  valvola  di   laminazione  (o  altro  dispositivo  di  laminazione).   -­‐ Il  separatore  flash,  apparecchiatura  senza  gradi  di  libertà,  è  costituito  da   un  serbatoio  in  cui  viene  immessa  l'alimentazione  liquida  attraverso  un   dispositivo  di  laminazione.  Il  serbatoio  presenta  un'uscita  dal  basso  per  la   fase  liquida,  raccolta  nel  fondo  del  recipiente,  e  una  uscita  dall'alto  per  la   fase  vapore,  che  viene  privata  dai  trascinamenti  di  liquido  attraverso  un   demister  (denebulizzatore).   -­‐ Il  livello  del  liquido  raccolto  nel  fondo  del  serbatoio  viene  in  genere   controllato  da  una  valvola  di  controllo  posta  all'uscita  del  liquido,  che   varia  la  propria  apertura  a  seconda  del  livello  raggiunto  dal  liquido  nel   recipiente.   Distillazione   -­‐ Operazione  unitaria  che  ha  lo  scopo  di  separare  due  correnti  fluide  in   correnti  di  diversa  composizione.   -­‐ Nella  realizzazione  delle  operazioni  di  distillazione  occorre  procedere   attraverso  una  successione  di  stadi  di  vaporizzazione  parziale  del  liquido  e   condensazione  parziale  del  vapore.   -­‐ La  maniera  migliore  per  realizzarla  è  quella  di  collegare  tra  loro  questi   stadi,  in  controcorrente,  in  modo  che  il  vapore  che  si  sviluppa  da  ogni   stadio  salga  a  quello  successivo,  che  si  trova  a  temperatura  inferiore,   arricchendosi  man  mano  del  componente  più  volatile,  mentre  il  liquido   residuo  da  ogni  stadio  scende  su  quello  sottostante,  che  si  trova  a   temperatura  superiore,  arricchendosi  man  mano  del  componente  meno   volatile.   -­‐ Le  operazioni  di  distillazione  vengono  effettuate  in  colonne  di   distillazione,  schematizzate  come  mostra  la  figura:  la  miscela  da  separare   (alimentazione)  entra  di  norma  nella  parte  centrale  della  colonna,  come   liquido,  miscela  liquido-­‐vapore  o  vapore.  In  testa  alla  colonna  viene   condensato  il  vapore  ed  il  condensato  si  raccoglie  in  un  serbatoio,  detto   accumulatore  di  riflusso,  da  cui  sono  prelevati  il  distillato  ed  il  riflusso:   quest’ultimo  viene  inviato  in  testa  alla  colonna  mediante  una  pompa.  In   fondo  alla  colonna  viene  prelevato  il  residuo,  mentre  parte  del  liquido  di   fondo  viene  vaporizzato  in  un  ribollitore  e  reimmesso  al  fondo.      

 

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  -­â€? Man  mano  che  si  procede  lungo  la  colonna  dall’alto  verso  il  basso  varia  le   composizioni  (va  aumentando  la  concentrazione  dei  componenti  meno   volatili),  aumenta  la  temperatura,  poichĂŠ  tali  componenti  bollono  a   temperatura  piĂš  alta,  ed  aumenta  anche,  seppure  non  di  molto,  la   pressione,  per  effetto  delle  perdite  di  carico.  La  temperatura  piĂš  alta  si  ha   quindi  al  fondo  e  quella  piĂš  bassa  in  testa:  tali  temperature  sono  funzione   della  pressione  operativa  che  è,  convenzionalmente,  quella  misurata  in   testa.   -­â€? Inoltre  si  definisce  rapporto  di  riflusso  “Râ€?,  il  rapporto  tra  le  portate   molari  di  riflusso  “đ??ż! â€?  e  di  distillato  “Dâ€?:   đ??ż! đ?‘… =   đ??ˇ   -­â€? Il  suo  valore  può  essere  superiore  o  inferiore  all’unitĂ :  l’entitĂ   del   rapporto  di  riflusso  definisce,  tramite  i  bilanci  di  materia  e  di  calore  sia  la   portata  del  riflusso  liquido  in  testa  che  quella  di  vapore  al  fondo.   -­â€? Nella  distillazione,  a  differenza  della  separazione  flash,  è  possibile   ottenere  una  purezza  e  un  recupero  prestabilito.            

 

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  Assorbimento   -­â€? L’assorbimento  è  l’operazione  in  cui  si  realizza  un  trasferimento  di   materia  dalla  fase  gassosa  a  quella  liquida.  Consideriamo  una  miscela   gassosa  costituita  dai  componenti  “Aâ€?  e  “Bâ€?  e  mettiamola  a  contatto  con  un   liquido  S  (il  solvente)  che  sia  in  grado  di  sciogliere  “Aâ€?,  ma  non  “Bâ€?.  Al   termine  dell’operazione  la  miscela  gassosa  avrĂ   una  concentrazione  di  “Aâ€?   piĂš  bassa  (al  limite  sarĂ   costituita  solo  da  “Bâ€?  puro),  mentre  si  sarĂ    formata  una  miscela  liquida  di  “Aâ€?  e  “Sâ€?.  

-­â€? Il contenitore al suo interno contiene una serie di piccoli corpi di riempimento che permettono di avere un miglior scambio tra fluido e gas semplicemente aumentando la superfice di contatto tra essi. -­â€? Quest’apparecchiatura possiede un solo grado di libertĂ  e in genere è la portata del fluido di servizio. Separatori  fasi  solide -­â€? Queste  apparecchiature  si  basano  su  principi  fisici  piuttosto  immediati,   tuttavia  per  comprenderne  appieno  le  potenzialitĂ   occorre  definire  le   seguenti  proprietĂ :   đ??ś! = đ??śđ?‘œđ?‘?đ?‘’đ?‘›đ?‘Ąđ?‘&#x;đ?‘Žđ?‘§đ?‘–đ?‘œđ?‘›đ?‘’  đ?‘ đ?‘œđ?‘™đ?‘–đ?‘‘đ?‘–  đ?‘–đ?‘›  đ?‘?đ?‘œđ?‘&#x;đ?‘&#x;đ?‘’đ?‘›đ?‘Ąđ?‘’  đ?‘”đ?‘Žđ?‘ đ?‘ đ?‘œđ?‘ đ?‘Ž  [

đ??žđ?‘” đ??žđ?‘” , ]   đ??žđ?‘” đ?‘š!

đ??š = đ?‘ƒđ?‘œđ?‘&#x;đ?‘Žđ?‘Ąđ?‘Ž      

 

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đ??žđ?‘”   â„Ž

đ??š  đ??ś! = đ??śđ?‘Žđ?‘&#x;đ?‘–đ?‘?đ?‘œ  đ?‘‘đ?‘–  đ?‘ đ?‘œđ?‘™đ?‘–đ?‘‘đ?‘–  đ?‘’đ?‘›đ?‘Ąđ?‘&#x;đ?‘Žđ?‘Ąđ?‘’   D  

         

F   B  

đ??ś!  ! = đ?‘?đ?‘œđ?‘›đ?‘?đ?‘’đ?‘›đ?‘Ąđ?‘&#x;đ?‘Žđ?‘§đ?‘–đ?‘œđ?‘›đ?‘’  đ?‘?đ?‘œđ?‘&#x;đ?‘&#x;đ?‘’đ?‘›đ?‘Ąđ?‘’  đ?‘‘đ?‘’đ?‘?đ?‘˘đ?‘&#x;đ?‘Žđ?‘Ąđ?‘Ž   đ??ś!  ! = đ?‘?đ?‘œđ?‘›đ?‘?đ?‘’đ?‘›đ?‘Ąđ?‘&#x;đ?‘Žđ?‘§đ?‘–đ?‘œđ?‘›đ?‘’  đ?‘?đ?‘œđ?‘&#x;đ?‘&#x;đ?‘’đ?‘›đ?‘Ąđ?‘’  đ?‘&#x;đ?‘–đ?‘?đ?‘?đ?‘Ž  đ?‘‘đ?‘–  đ?‘ đ?‘œđ?‘™đ?‘–đ?‘‘đ?‘–   đ??ľ  đ??ś!  ! đ?‘…đ?‘’đ?‘?đ?‘˘đ?‘?đ?‘’đ?‘&#x;đ?‘œ  đ?‘ đ?‘œđ?‘™đ?‘–đ?‘‘đ?‘– =   đ??š  đ??ś!   đ?‘„đ?‘˘đ?‘Žđ?‘›đ?‘Ąđ?‘–đ?‘ĄĂ   đ?‘ đ?‘œđ?‘™đ?‘–đ?‘‘đ?‘–  đ?‘’đ?‘šđ?‘’đ?‘ đ?‘ đ?‘– = đ??ˇ  đ??ś!  !    

  -­â€? I  separatori  di  solidi  sono  apparecchiature  piĂš  grossolane  rispetto  ai   separatori  di  liquidi  principalmente  a  causa  del  loro  principio  fisico  di   funzionamento.   -­â€? Le  norme  prevedono  due  valori  limite:   Ă˜ďƒ˜ Immissione  al  suolo  “đ??ś!  ! â€?   Ă˜ďƒ˜ Emissione  al  camino  “đ??ś!  ! â€?   -­â€? Per  rispettare  tali  limiti  si  ricorre  a  camini  molto  alti.  Inoltre  piĂš  è  grande   l’impianto  piĂš  basso  deve  essere  il  valore  massimo  di  emissione   consentito.  Una  volta  introdotte  le  proprietĂ   comuni  dei  separatori  solidi   analizziamo  le  principali  apparecchiature  di  questa  famiglia.   Sedimentatore   -­â€? La  corrente  da  separare  fluisce  in  un  tubo  poi  quando  entra  nell’ambiente   piĂš  grande  le  particelle  solide  piĂš  pesanti  cadono  sul  fondo  per  gravitĂ    mentre  quelle  piĂš  leggere  continuano  il  loro  normale  flusso.  

     

 

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Il  ciclone     -­‐ Il  funzionamento  dei  cicloni  è  basato  sulla  forza  centrifuga,  che  viene   indotta  facendo  entrare  l’alimentazione  gassosa  tangenzialmente  nella   parte  alta  di  un  apparecchio  costituito  da  una  testa  cilindrica  su   un’estremità  conica.  Il  flusso  assume  la  forma  di  un  vortice  primario   diretto  verso  il  basso  ed  il  solido  si  deposita  sulle  pareti  raccogliendosi  sul   fondo.  Il  gas  fuoriesce  invece  dall’alto,  attraverso  un  tubo  coassiale   all’apparecchio,  dando  origine  ad  un  vortice  secondario  centrale.   -­‐ L’apparecchio  funziona  in  continuo,  è  assai  semplice  dal  punto  di  vista   costruttivo,  può  operare  anche  su  correnti  calde,  ed  è  in  grado  di   recuperare  particelle  di  dimensioni  superiori  a  0.01  mm.  La  velocità  di   ingresso  del  gas  è  elevata  (20-­‐30  m/s)  e  le  capacità  di  recupero  (ma  anche   le  perdite  di  carico)  aumentano  all’aumentare  della  velocità  del  gas  ed  al   diminuire  del  diametro  del  ciclone:  per  limitare  le  perdite  di  carico  al   valore  usuale  (100-­‐200  Pa)  si  possono  utilizzare  più  unità  in  parallelo.   -­‐ Principale  svantaggio  di  questa  apparecchiatura  è  la  scarsa  efficienza  che   si  riscontra  nel  separare  particelle  di  piccole  dimensioni,  per  questo   vengono  generalmente  posti  prima  di  un  elettrofiltro.  

   

   

 

 

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Filtri  elettrostatici   -­â€? Il  funzionamento  degli  elettrofiltri  si  basa  sull’â€?effetto  coronaâ€?  che  si   genera  tra  due  elettrodi  in  presenza  di  un  campo  elettrico  di  voltaggio   elevato.  Alcuni  composti  presenti  nel  gas  (come  l’anidride  carbonica  e  il   vapor  d’acqua)  si  ionizzano  per  effetto  dell’elevata  densitĂ   di  carica   presente  intorno  all’elettrodo  di  scarica  e  si  dirigono  verso  l’elettrodo   ricevitore,  messo  a  terra  dal  punto  di  vista  elettrico.     -­â€? Gli  ioni,  nel  loro  movimento  colpiscono  le  particelle  solide  che  si  trovano   lungo  il  loro  cammino  e  trascinano  anch’esse  a  depositarsi  sull’elettrodo   ricevitore.   -­â€? Gli  elettrodi  di  scarica  sono  generalmente  costituiti  da  fili  metallici,  mentre   quelli  ricevitori  sono  delle  piastre  oppure  dei  tubi  posti  attorno  agli   elettrodi  di  scarica.  La  differenza  di  potenziale  applicata  varia  da  10  a  60   kV  ed  i  consumi  energetici  sono  elevati.   -­â€? Gli  elettrofiltri  sono  in  grado  di  separare  anche  particelle  molto  fini  e   presenti  a  concentrazione  bassissima.  Infatti,  le  particelle  di  piccole   dimensioni  sono  agevolate  nella  separazione  giacchĂŠ  hanno  inerzia   minore,  com’è  evidenziato  dalla  legge:   đ?‘˜  đ?‘ž đ??š=   đ?œ‹  đ?œ€  đ?‘&#x; -­â€? PoichĂŠ  essi  costituiscono  il  mezzo  di  purificazione  del  gas  piĂš  efficace,   sono  sempre  utilizzati  a  valle  di  altri  separatori  che  provvedono  alla   separazione  piĂš  grossolana(sedimentatori  e  cicloni).  Inoltre  sono   apparecchiature  di  un  ingombro  considerevole  e  quelle  piĂš  costose  in   assoluto  poichĂŠ,  dipendendo  l’efficienza  esclusivamente  dal  campo   elettrico  “đ??¸â€?,  al  crescere  del  carico  di  solidi  separabili  cresce  il  consumo  di   energia  elettrica,  che  è  un  costo  diretto.  

     

 

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Filtri  a  manica  (Bag  filters)   -­‐ I  filtri  a  manica  sono  costituiti  da  feltri  o  tessuti,  in  forma  tubolare  o  piana,   sostenuti  all’interno  di  appositi  telai.  Anche  in  questo  caso  occorre   provvedere  alla  pulizia  periodica  del  filtro,  quando  lo  spessore  del   deposito  solido  (e  quindi  le  perdite  di  carico)  diventa  eccessivo.  La   velocità  del  gas  nel  passaggio  attraverso  il  filtro  è  mantenuta  bassa,  per   evitare  di  compattare  eccessivamente  il  deposito  fioccoso:  le  perdite  di   carico  sono  intorno  a  1000  -­‐1500  Pa.   -­‐ I  filtri  a  maniche  (bag  filters)  sono  formati  da  una  serie  di  maniche   tubolari  di  stoffa  dal  diametro  10-­‐50  cm  e  lunghe  fino  a  12  m,  disposte   all'interno  di  una  grossa  carcassa  metallica.  Il  gas,  alimentato  all’interno  o   all’esterno  delle  maniche,  passa  attraverso  il  filtro,  mentre  il  solido  è   trattenuto.  Le  maniche  sono  sorrette  da  un’incastellatura:  questa  può   mancare  se  il  gas  è  alimentato  all’interno  della  manica  e  la  sostiene  con  il   suo  flusso.   -­‐ La  pulizia  può  essere  effettuata  per  scuotimento  meccanico  o  inviando  gas   in  senso  inverso  a  quello  di  filtrazione.  I  filtri  a  maniche  si  utilizzano  per   portate  gassose  elevate  e  presentano  ingombri  rilevanti:  per  consentire   che  la  filtrazione  abbia  luogo  in  continuo,  si  installano  più  gruppi  di  filtri  a   maniche  in  parallelo,  in  modo  che  vi  siano  sempre  dei  gruppi  operativi   mentre  uno  è  in  fase  di  pulizia.  

 

-­‐ Generalmente  un  separatore  di  solidi  non  ha  gradi  di  regolazione,  l’unica   apparecchiatura  che  può  essere  regolata  è  l’elettrofiltro  poiché  regolando   la  differenza  di  potenziale  tra  i  due  elettrodi,  si  ottengono  diversi  gradi  di   efficienza.        

 

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Stoccaggio   -­â€? In  un  impianto  di  processo  vi  è  la  necessitĂ   di  immagazzinare,  per  tempi   piĂš  o  meno  lunghi,  le  varie  sostanze  utilizzate  nei  processi  produttivi.  La   prima  classificazione  che  si  può  fare  è  in  base  alla  tipologia  di  prodotto.   A) Stoccaggio  materie  prime:  le  materie  prime,  frutto   dell’approvvigionamento  dell’industria  di  processo,  garantiscono  ai   cicli  produttivi  un’alimentazione  costante  delle  e  sono  immagazzinate   in  base  alle  modalitĂ   di  consegna.  Se  consideriamo  una  portata  “đ?‘Šâ€?   [đ??žđ?‘” â„Ž]  e  un  tempo  “ℎ!"# â€?  [â„Ž]  una  stima  quantitativa  della  massa  di   materia  prima  stoccata  è  data  dalla  relazione:   đ?‘€!"#$$%&&'# = đ?‘Š    ℎ!"#         đ??žđ?‘”   B) Stoccaggi  semilavorati:  consiste  nell’immagazzinare  temporaneamente   prodotti  oppure  semilavorati  utilizzati  nell’impianto  stesso,  ad   esempio  quando  una  lavorazione  discontinua  va  raccordata  con  una   produzione  continua.  I  prodotti  semilavorati  si  differenziano  in:   Ă˜ďƒ˜ Straordinari  =  usati  esclusivamente  in  caso  d’imprevisti  o   malfunzionamenti.   Ă˜ďƒ˜ Normali  =  usati  per  dilazionare  la  produzione  nel  tempo  (es:   produzione  passata  pomodori).     C) Stoccaggio  di  fluidi  di  processo:  consta  nello  stivaggio  di  tutto   l’occorrente  che  concorre  alla  realizzazione  del  prodotto  finito  ma  che   non  fa  parte  di  quest’ultimo.   D) Stoccaggio  prodotti  finiti:  permette  di  conservare  temporaneamente  i   prodotti  prima  del  loro  invio  ad  altro  impianto  o  alla   commercializzazione.     -­â€? La  seconda  classificazione  prende  in  considerazione  lo  stato  di   aggregazione  della  materia  da  stoccare.  Infatti,  le  apparecchiature   utilizzate  per  lo  stoccaggio  sono  realizzate  in  fogge  differenti   dipendentemente  dallo  stato  fisico  della  sostanza  immagazzinata.      

   Liquidi:  vasche  e  serbatoi    

   

   Gas:  serbatoi,  gasometri,  bombole    

   

   Solidi:  mucchi,  sili,  magazzini    

             

 

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Stoccaggio  di  liquidi     -­‐ Lo  stoccaggio  per  liquidi  si  può  realizzare  in  recipienti  aperti,  dette  vasche,   oppure  chiusi,  detti  serbatoi.  Ognuno  dei  quali  è  provvisto  di  un  condotto   di  carico  e  un  condotto  di  scarico.   -­‐  Le  vasche  sono  più  economiche,  ma,  essendo  aperte,  non  proteggono  i   prodotti  dagli  agenti  atmosferici  e  ne  consentono  l’evaporazione:  negli   impianti  dell’industria  di  processo  esse  si  utilizzano  prevalentemente  per   l’acqua,  ad  esempio  per  l’acqua  di  raffreddamento  o  quella  antincendio,   ma  molto  raramente  per  materie  prime  o  prodotti.   -­‐ Le  vasche  possono  essere  realizzate  fuori  terra  o  parzialmente  interrate:  le   realizzazioni  più  piccole  possono  essere  metalliche,  a  sezione  cilindrica,   mentre  quelle  di  dimensioni  maggiori  sono  generalmente  in  calcestruzzo,   con  sezione  quadrata  o  rettangolare.  

  -­‐  I  serbatoi  per  liquidi  hanno  forma  cilindrica,  ad  asse  verticale  od   orizzontale  e,  più  raramente,  sferica:  essi  sono  generalmente  montati  fuori   terra,  anche  se  in  alcuni  casi  possono  essere  interrati,  come,  ad  esempio  i   serbatoi  tumulati  per  il  GPL.  Sul  tetto  vi  è  un  condotto  di  sfogo  che   permette  la  fuoriuscita  di  aria  quando  entra  altro  fluido  al  suo  interno.   -­‐ La  forma  cilindrica  con  doppia  bombatura  (o  sferica)  è  utilizzata  poiché   conferisce  al  serbatoio  una  buona  resistenza  alla  sollecitazione  di   pressione  interna.  Tale  sollecitazione  è  presente  in  tutti  i  serbatoi   pressurizzati,  ma  anche  in  quelli  che  lavorano  a  pressione  atmosferica,   poiché  il  peso  stesso  del  liquido  crea  una  spinta,  ossia  una  pressione,  nei   confronti  delle  pareti  e  del  fondo.  

     

 

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-­â€? I  serbatoi  per  liquidi  sono  quasi  esclusivamente  metallici.  La  tipologia  di   serbatoio  che  si  utilizza  dipende  essenzialmente  dalla  quantitĂ   di  liquido   che  si  deve  stoccare,  dalla  pressione  di  esercizio  del  serbatoio  e  dalla   tensione  di  vapore  del  liquido.  Ci  sono  poi  tipologie  particolari  di  serbatoi   per  i  liquidi  criogenici,  ossia  quelli  immagazzinati  a  temperature  al  di  sotto   di  quella  ambiente.     Allarmi  serbatoi  di  liquidi   -­â€? Un  serbatoio  non  viene  mai  riempito  completamente  di  liquido  ed  è   generalmente  provvisto  di  indicatori  di  livello,  talora  con  indicazione   visibile  dall’esterno.  I  serbatoi  di  maggiore  capacitĂ   sono  di  solito  forniti   anche  di  allarmi  di  livello  minimo  (LLA,  Low  Level  Alarm)  poichĂŠ  in  un   impianto  non  ci  si  può  permettere  che  una  risorsa  scarseggi  e  un  allarme   di  livello  massimo  (HLA,  High  Level  Alarm)  affinchĂŠ  non  si  ecceda  mai  la   massima  capacitĂ   di  stoccaggio.   Stoccaggio  di  gas   -­â€? I  prodotti  gassosi  vanno  conservati  in  recipienti  chiusi:  dipendentemente   dai  quantitativi  immagazzinati  e  dalla  pressione  di  stoccaggio  si  utilizzano   serbatoi,  gasometri  e  bombole.     -­â€? I  serbatoi  sono  utilizzati  quando  si  desidera  realizzare   l’immagazzinamento  di  gas  in  pressione.  Infatti  ricordando  la  legge  dei  gas   perfetti  “đ?‘ƒ  đ?‘‰ = đ?‘›  đ?‘…  đ?‘‡â€?  si  ha  che  all’aumentare  della  pressione  il  gas  si   comprime,  occupando  un  volume  inferiore,  e  quindi  è  possibile  stoccare   un  quantitativo  maggiore  di  gas  a  paritĂ   di  volume.     -­â€? I  gasometri  sono  utilizzati  per  immagazzinare  grossi  quantitativi  di  gas  a   bassa  pressione,  mentre  le  bombole  sono  utilizzate  per  piccoli  quantitativi   di  gas  immagazzinati  a  pressione  molto  elevata.   Allarmi  serbatoi  di  gas   -­â€? I  serbatoi  di  questo  tipo  devono  prevedere  delle  valvole  di  sicurezza  per   evitare  possibili  incidenti  oppure  esplosioni  nel  caso  in  cui  la  pressione   raggiunga  valori  eccessivi.  Dunque  per  monitorare  i  livelli  di  pressione  si   introduco  un  allarme  di  livello  minimo  di  pressione  (LPA,  Low  Pressure   Alarm)  e  un  allarme  di  livello  massimo  di  pressione  (HPA,  High  Pressure   Alarm).                

 

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Stoccaggio  di  solidi     -­‐ Nello  stoccaggio  di  solidi  occorre  tenere  conto  di  varie  caratteristiche  del   prodotto  che  come  prima  cosa,  può  essere  sfuso  o  confezionato.  Limitando   l’analisi  ai  prodotti  sfusi,  occorre  inoltre  tenere  conto  delle  dimensioni  del   solido,  che  possono  andare  da  blocchi  di  grossa  pezzatura  a  polvere  fine,   della  sua  deperibilità,  e  delle  caratteristiche  chimico-­‐  fisiche,  come  densità,   durezza,  scorrevolezza,  abrasività,  ecc.   -­‐ I  sistemi  di  stoccaggio  più  comunemente  utilizzati  per  i  solidi  sono:   A) Stoccaggio  in  mucchio:  si  utilizza  per  grossi  quantitativi  di  materiale  sfuso   scarsamente  deperibile  che  viene  immagazzinato  all’aperto  o  dentro  a   capannoni.  Il  solido  sfuso  assume  la  forma  di  materiale  in  mucchio  o   cumulo.  

 

  B) Stoccaggio  in  sili:  utilizzato  per  materiale  sfuso  deperibile.  Il  materiale   viene  mantenuto  entro  un  recipiente  ad  asse  verticale  metallico,  di   sezione  circolare,  o  in  calcestruzzo,  a  sezione  poligonale.  Il  recipiente   presenta  generalmente  un  rapporto  altezza/diametro  compreso  tra  1.5  e   4,  ha  un  tetto  piano  o  lievemente  bombato  ed  un  fondo  (tramoggia)  conico   o  piramidale.  La  forma  del  fondo  facilita  la  fuoriuscita  del  solido  e  la   tramoggia,  solitamente  provvista  di  una  valvola  a  stella,  è  sopraelevata   rispetto  al  terreno  di  un’altezza  variabile  dipendentemente  dal  mezzo   utilizzato  per  movimentare  il  solido  (autocarro,  sistema  di  trasporto   pneumatico,  nastro  trasportatore,  ecc.).  Il  silo,  se  metallico,  è  sostenuto   mediante  zampe,  attaccate  immediatamente  al  di  sopra  della  tramoggia.   Per  grosse  esigenze  di  stoccaggio  si  possono  raggruppare  più  sili  in   batterie.  

   

 

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C)  Stoccaggio  in  magazzini:  si  utilizza  prevalentemente  per  prodotti   confezionati  (sacchi,  cartoni,  fusti,  casse,  ecc.).       Sistemi  di  tubazioni  e  circuiti  dell’industria  di  processo   -­‐ Il  sistema  di  piping  è  utilizzato  per  convogliare  i  fluidi  tra  le  varie   apparecchiature  dell’impianto:  dei  sistemi  di  tubazioni  fanno  parte,  oltre   alle  tubazioni,  i  loro  accessori,  le  valvole  e  le  macchine  utilizzate  per  la   movimentazione  dei  fluidi.   -­‐ Le  tubazioni  utilizzate  nell’industria  di  processo  presentano  sempre   sezione  circolare,  poiché  questa,  a  parità  di  spessore  garantisce  la   maggiore  resistenza  meccanica,  è  di  facile  realizzazione  con  i  materiali  da   costruzione  utilizzati  e,  a  parità  di  sezione  è  quella  che  offre  minore   resistenza  al  flusso.  Come  materiale  si  utilizza  soprattutto  l’acciaio  al   carbonio,  ma  trovano  impiego  anche  gli  acciai  inossidabili,  la  ghisa,  metalli   non  ferrosi  (alluminio,  rame,  ottone,  ecc.),  materie  plastiche  (PVC,   polietilene,  ecc.)  e  cemento.  Per  conferire  alla  tubazione  una  buona   resistenza  a  fluidi  aggressivi  si  usano  pure  tubi  di  acciaio  smaltati  o   rivestiti  con  porcellana  o  vetro.    

     

 

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Circolazione  di  fasi  gassose   -­â&#x20AC;? Le  dimensioni  e  il  materiale  che  costituiscono  la  rete  di  piping  sono  scelti   in  base  alla  pressione  cui  sono  soggetti  e  cercando  di  avere  una  velocitĂ   di   attraversamento  che  sia  compresa  tra  (10   đ?&#x2018;&#x161; đ?&#x2018;  â&#x2C6;&#x2019; 20   đ?&#x2018;&#x161; đ?&#x2018; ).   -­â&#x20AC;? La  scelta  delle  macchine  per  i  gas,  detti  anche  circolatori  poichĂŠ   costituiscono  la  parte  attiva  della  rete,  dipende  da  portata  e  salto  di   pressione.  Generalmente  se  non  si  dispone  della  pressione  utile  per   convogliare  il  gas  in  tutto  lâ&#x20AC;&#x2122;impianto  si  utilizzano  ventilatori  o  compressori   a  seconda  del  delta  di  pressione  richiesto.  In  particolare  si  ha  che:   Ă&#x2DC;ď&#x192;&#x2DC; I  ventilatori  e  le  soffianti  sono  utilizzati  soprattutto  per  salti  di   pressione  bassi  (<  0.03  atm)  e  per  gas  a  bassa  pressione,  come  lâ&#x20AC;&#x2122;aria,  da   far  fluire  allâ&#x20AC;&#x2122;interno  di  condotti  abbastanza  grandi,  poichĂŠ  forniscono   alte  portate  e  basse  prevalenze.  Qui  la  regolazione  della  portata  avviene   mediante  una  valvola  posta  sulla  mandata  (Flow  Controll).    

  Ă&#x2DC;ď&#x192;&#x2DC; I  compressori  sono  utilizzati  per  portate  elevate  e  salti  di  pressione   media  o  elevata.  Nel  caso  di  compressori  centrifughi  la  valvola  è  posta   sullâ&#x20AC;&#x2122;aspirazione.  Per  realizzare  la  compressione  desiderata  è  spesso   necessaria  la  disposizione  di  piĂš  giranti  (stadi)  in  serie  e  lâ&#x20AC;&#x2122;adozione  di   velocitĂ   di  rotazione  decisamente  elevate  (anche  piĂš  di  10000  Rpm).   Per  questa  ragione,  in  alcuni  casi,  lâ&#x20AC;&#x2122;alimentazione  di  queste  macchine   non  è  elettrica,  ma  mediante  accoppiamento  diretto  con  turbina  a   vapore.  

  Ă&#x2DC;ď&#x192;&#x2DC; Lâ&#x20AC;&#x2122;eiettore  è  una  macchina  statica  che  realizza  lo  spostamento  di  un   fluido  non  mediante  organi  in  movimento  ma  attraverso  lo  scambio   diretto  di  energia  tra  un  fluido  motore  uscente  ad  elevata  velocitĂ   da  un   boccaglio  ed  un  altro  fluido  che  viene  trascinato  dal  primo:  ciò      

 

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comporta,  inevitabilmente,  il  mescolamento  delle  due  correnti.   Questâ&#x20AC;&#x2122;apparecchio  viene  utilizzato  soprattutto  per  creare  e  mantenere   il  vuoto,  attraverso  lâ&#x20AC;&#x2122;aspirazione  di  gas  o  vapori  da  recipienti:  in  questo   caso  il  fluido  motore  è  costituito  da  vapor  dâ&#x20AC;&#x2122;acqua.  

  Circolazione  di  fasi  liquide   -­â&#x20AC;? I  tubi  e  le  valvole  sono  progettati  seguendo  gli  stessi  criteri  evidenziati  per   la  circolazione  di  fasi  gassose  tuttavia  qui  le  velocitĂ   ottimali  di  flusso  sono   comprese  tra  (1   đ?&#x2018;&#x161; đ?&#x2018;  â&#x2C6;&#x2019; 3   đ?&#x2018;&#x161; đ?&#x2018; ).  Le  portate  per  unitĂ   di  sezione  sono   molto  piĂš  alte  a  causa  della  densitĂ   molto  piĂš  elevata.   -­â&#x20AC;? La  circolazione  avviene  sotto  la  pressione  iniziale  oppure  sotto  un   battente  idrostatico  mentre  per  linee  molto  lunghe  si  inseriscono  pompe.   -­â&#x20AC;? Infatti,  per  i  liquidi  si  utilizzano  pompe,  per  lo  piĂš  centrifughe,  o,  meno   frequentemente,  volumetriche,  di  tipo  rotativo  o  alternativo.   Tradizionalmente  la  prevalenza,  indica  il  salto  di  pressione  espresso  in   metri  di  colonna  di  liquido:  ad  esempio,  1  m  di  colonna  dâ&#x20AC;&#x2122;acqua  â&#x2030;&#x2026;  0.1  atm.   -­â&#x20AC;? I  campi  tipici  di  applicazione  come  portata  trattata  e  prevalenza  fornita   sono  riportati  in  figura.  

  Ă&#x2DC;ď&#x192;&#x2DC; Le  pompe  centrifughe  sono  le  macchine  per  liquidi  maggiormente   utilizzate  nellâ&#x20AC;&#x2122;industria  di  processo.  La  pompa  ha  una  cassa  cilindrica   entro  cui  ruota  un  albero  centrale  su  cui  sono  calettate  palette      

 

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opportunamente  sagomate:  il  liquido  entra  in  direzione  assiale  al   centro  in  D  (aspirazione)  ed  esce  lungo  la  periferia  in  E  (mandata).   Generalmente  presenta  una  valvola  di  regolazione  sulla  mandata  e  in   impianti  continui  sono  spesso  usate  in  parallelo  con  uso  alternato  in   modo  che  una  opera  e  l’altra  è  di  riserva.      

  Ø Le  pompe  volumetriche  sono  meno  utilizzate  di  quelle  centrifughe  e  si   adottano  principalmente  per  portate  basse  ed  elevate  prevalenze.   L’unico  mezzo  per  effettuare  la  regolazione  della  portata  è  quello  di   prevedere  un  by-­‐pass  provvisto  di  valvola,  che  colleghi  tra  loro  i  rami  di   mandata  e  di  aspirazione  della  pompa.  In  tal  modo,  aprendo  più  o  meno   la  valvola  di  by-­‐pass  si  regola  la  portata  che  ricircola,  ossia  che  viene   nuovamente  alimentata  alla  pompa  anziché  proseguire  nel  circuito.    

  Circolazione  di  fasi  solide   -­‐ All’interno  degli  impianti  dell’industria  di  processo  i  solidi  possono  essere   trasportati  tal  quali,  utilizzando  trasportatori,  per  percorsi   prevalentemente  in  piano,  ed  elevatori  per  vincere  dislivelli,  o  come   sospensioni  in  correnti  gassose,  utilizzando  il  trasporto  pneumatico.   -­‐ I  trasportatori  meccanici  più  utilizzati  sono:   Ø Trasportatore  a  nastro  in  cui  il  solido  viene  trasportato  su  un  nastro  di   materiale  flessibile  e  resistente  (generalmente  tela  gommata)  che   scorre  ad  anello  tra  due  rulli.  Questo  sistema  si  utilizza  per  percorsi      

 

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rettilinei  anche  molto  lunghi,  in  piano  o  con  pendenze  modeste,  ed  è   economico.    

  Ø Trasportatore  a  còclea  in  cui  il  solido  viene  fatto  avanzare  lungo  un   canale  dal  moto  di  una  vite  senza  fine.  Questo  sistema  è  adatto  per   brevi  percorsi  rettilinei  (fino  a  15  m  circa)  con  pendenze  anche  elevate,   ed  è  in  grado  di  trattare  anche  solidi  pastosi  o  sospensioni:  tuttavia   richiede  consumi  energetici  notevoli.  

  Ø L’elevatore  a  tazze  è  il  tipo  più  importante  tra  gli  elevatori  meccanici.   Un  elevatore  di  questo  tipo  consiste  in  una  catena  che  scorre  tra  due   ruote  dentate,  posta  l’una  in  alto  e  l’altra  in  basso,  cui  sono  agganciati   dei  secchielli  (dette  tazze).  Le  tazze  sono  agganciate  alla  catena  in  modo   da  viaggiare  diritte  mentre  percorrono  il  ramo  ascendente  della  catena,   per  rovesciarsi  alla  sommità  e  viaggiare  rovesciate  lungo  il  ramo   discendente.  Il  dispositivo  è  alloggiato  all’interno  di  una  carcassa   metallica  e  i  secchielli  si  riempiono  quando  transitano  sotto  la  ruota   inferiore  e  scaricano  il  prodotto  in  alto  quando  si  rovesciano  nel   passaggio  sopra  la  ruota  superiore.  Gli  elevatori  a  tazze  sono  spesso   abbinati  ai  trasportatori  a  nastro  poiché  la  combinazione  di  questi   apparecchi  è  in  grado  di  trasportare  il  solido  a  qualsivoglia  distanza  ed   altezza.  

     

 

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Ă&#x2DC;ď&#x192;&#x2DC; La  modalitĂ   di  trasporto  pneumatico  maggiormente  utilizzata  è  quella   in  fase  dispersa  in  cui  solidi  granulari  sono  trasportati  allâ&#x20AC;&#x2122;interno  di   tubazioni  sospesi  in  una  corrente  gassosa.  Come  gas  di  trasporto  si  può   utilizzare  aria  o,  ove  essa  non  si  potesse  usare  (ad  esempio  per  polveri   infiammabili)  gas  inerti,  come  azoto  o  anidride  carbonica.  Un  impianto   di  trasporto  pneumatico  comprende  una  tubazione,  una  macchina  (a   seconda  dei  casi  un  ventilatore,  una  soffiante,  un  compressore  o  una   pompa  da  vuoto)  per  fornire  alla  sospensione  la  prevalenza  necessaria   a  vincere  le  perdite  di  carico  del  circuito,  ed  un  dispositivo  di   separazione  gas-­â&#x20AC;?solido  (filtro  o  ciclone)  nel  punto  di  destinazione.   Lâ&#x20AC;&#x2122;impianto  può  lavorare  in  pressione  o  in  aspirazione  essendo  i   materiali  movimentanti  dallâ&#x20AC;&#x2122;effetto  â&#x20AC;&#x153;Venturiâ&#x20AC;?.   Sistemi  di  controllo   -­â&#x20AC;? Il  sistema  di  piping  è  monitorato  costantemente  da  una  serie  di  dispositivi   di  misura  e  controllo.  Essi  sono  dislocati  lungo  lâ&#x20AC;&#x2122;intero  circuito  e  ognuno   svolge  un  compito  ben  preciso.  Per  facilitare  la  lettura  e  la  compressione   degli  schemi  dâ&#x20AC;&#x2122;impianto  si  è  sviluppata  una  precisa  letteratura  atta  a   specificare,  con  poche  sigle,  il  tipo  e  la  funzione  di  ogni  dispositivo.Ogni   sigla  è  costituita  da  tre  lettere:   -­â&#x20AC;? La  prima  lettera  indica  cosa  il  dispositivo  determina,  ossia  il  tipo  di   misura.   đ??ť = đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018; đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x153; đ??ż = đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x153; đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x17D;  đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;:   đ?&#x2018;&#x; = đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x153; Î&#x201D; = đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x201C;đ?&#x2018;&#x201C;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x17D; -­â&#x20AC;? La  seconda  lettera  indica  cosa  il  dispositivo  misura.   đ??ż = đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Łđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x153; đ?&#x2018;&#x192; = đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018; đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2019; đ??š = đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D;  đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018; đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D; T = đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D; đ?&#x2018;&#x2020;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x17D;  đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;:   đ??ś = đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2019; đ?&#x2018;&#x192;â&#x201E;&#x17D; = đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;Łđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x153;  đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013;  đ?&#x2018;&#x192;â&#x201E;&#x17D; đ?&#x2018;&#x2C6; = đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;ĄĂ  đ?&#x2018;&#x160; = đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x153; -­â&#x20AC;? La  terza  lettera  indica  la  funzione  del  dispositivo.   đ?&#x2018;&#x2026; = đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x201D;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018; đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x2019; đ??¸ = đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x153;  đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2019; đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x17D;  đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;:   đ??ź = đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x2019; A = đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2019; đ??ś = đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x153;    

 

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Regolazione  di  apparecchiature  di  scambio  termico   1)  Scambiatore  di  calore   -­‐ La  regolazione  delle  apparecchiature  di  scambio  termico  si  basa  sulla   modulazione  della  portata  di  fluido  di  servizio.  A  seconda  della  precisione   con  cui  ci  si  deve  attenere  alle  specifiche  esistono  regolatori  con   precisione  differente.     -­‐ Supponiamo  di  voler  monitorare  la  temperatura,  introduciamo  dunque  un   “TC”  (controllore  di  temperatura).  Esso  è  collegato  elettronicamente  ad   una  valvola  a  comando  manuale  attraverso  un  circuito.  Cosi  nel  momento   in  cui  la  temperatura  non  è  quella  richiesta  dal  processo  il  controllore,   tramite  un  impulso,  tende  a  regolare  la  valvola  variando  la  portata  di   fluido  di  servizio.  

  -­‐ Una  apparecchiatura  con  un  unico  grado  di  libertà  può  avere  al  più  uno   strumento  di  regolazione.     2)  Condensatore   -­‐ Nel  condensatore  la  regolazione  avviene  in  funzione  della  pressione  del   fluido  di  processo  per  condensazione  totale  con  liquido  saturo.  In  questo   caso  è  inutile  avere  un  controllo  sulla  temperatura  siccome  essa  rimane   costante  durante  il  passaggio  di  stato.  Quindi  si  controlla  la  pressione  per   vedere  se  realmente  il  vapore  si  è  condensato.    

 

           

 

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3)  Evaporatore   -­â&#x20AC;? Apparecchiatura  che  dato  un  fluido  in  fase  liquida  permette  di  ottenere   vapore.  In  questo  caso  la  regolazione  avviene  in  base  alla  pressione  del   fluido  di  processo  in  uscita,  infatti  il  controllore  monitora  la  pressione   nella  zona  di  raccolta  del  vapore.  

  Regolazione  apparecchiature  per  stoccaggio  e  circolazione   -­â&#x20AC;? Durante  le  lavorazioni  dellâ&#x20AC;&#x2122;industria  di  processo  Ê  necessario   immagazzinare  differenti  prodotti:   1)  Serbatoi  materie  prime   -­â&#x20AC;? Tali  serbatoi  devono  essere  approvvigionati  per  assicurare  la  continuitĂ    produttiva.  Sono  caratterizzati  da  una  corrente  in  entrata  discontinua   poichĂŠ  lâ&#x20AC;&#x2122;approvvigionamento  non  avviene  in  modo  costante Â��ma  attraverso   un  carico  prestabilito  ogni  determinato  lasso  di  tempo.     -­â&#x20AC;? Generalmente  questi  serbatoi  sono  accompagnati  da  un  controllore  â&#x20AC;&#x153;đ??żđ??żđ??śâ&#x20AC;?   (Low  Level  Control)  e  da  un  controllore  â&#x20AC;&#x153;đ??ťđ??żđ??śâ&#x20AC;?  (Valore  minimo  livello   controllo).  Inoltre  è  sempre  presente  una  valvola  di  strozzamento   collegata  ad  un  misuratore  di  portata  pronta  ad  intervenire  nel  caso  si   presenti  qualche  anomalia.  

 

     

 

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2)  Serbatoi  semilavorati   -­‐ I  semilavorati  sono  temporaneamente  depositati  in  altri  serbatoi  in  attesa   di  lavorazioni  successive.  Permettono  di  collegare  due  sezioni   dell’impianto  e  funge  da  “polmone”  per  resistere  ad  una  eventuale   fluttuazione  della  richiesta  di  prodotto.   -­‐ Anche  in  questo  caso,  come  il  precedente  sono  previsti  due  controllori  per   il  livello  e  uno  per  la  portata.    

  3)  Serbatoio  prodotti  finiti   -­‐ Infine  il  prodotto  finito  è  stoccato  e  in  attesa  di  essere  consegnato  alla  rete   distributiva  oppure  trasportato  direttamente  al  consumatore.      

  -­‐ Importante  è  puntualizzare  che  nell’industria  di  processo,  a  differenza  di   quella  meccanica,  per  il  normale  funzionamento  dell’impianto  sono   fondamentali  i  collegamenti  tra  le  diverse  fasi  di  lavorazione.  Per   assicurare  una  certa  affidabilità  al  processo  spesso  si  introducono   apparecchiature  in  parallelo  in  modo  da  poter  assicurare  la  continuità   anche  in  caso  di  guasto  improvviso  e  da  poter  evitare  danni  ai  prodotti  in   lavorazioni.   Rappresentazione  impianto  di  processo   -­‐ Un  impianto  di  processo  è  schematizzato  graficamente  da  tre  diversi   strumenti  ognuno  dei  quali  con  particolari  caratteristiche  e  funzioni,  in   particolare  si  ha:        

 

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1)  Schema  a  blocchi  (  Block  Flow  Diagram  BFD,  Flow  Sheet)   -­‐ È  uno  schema  puramente  funzionale,  segna  l'iniziale  formalizzazione  di   qualsiasi  progetto,  essendo  questa  la  prima  e  la  più  semplice   schematizzazione  elaborabile.     -­‐ Nello  schema  a  blocchi  si  indicano  le  trasformazioni  che  si  realizzano  sul   solo  fluido  principale  denominato  fluido  di  processo.     -­‐ Nello  schema  a  blocchi  non  sono  dettagliate  le  condizioni  né  sono   specificati  i  fluidi  di  scambio.  La  trasformazione  è  mostrata  attraverso  una   sequenza  di  blocchi  rettangolari  (Black  Box),  all’interno  dei  quali  è   descritta  la  funzione  che  trasforma  l’input  in  output.     -­‐ Lo  schema  a  blocchi  può  illustrare  efficacemente  un’idea  preliminare,  ma  è   anche  spesso  usato  a  scopo  didattico  o  anche  illustrativo.  Attraverso  di   esso  si  può  procedere  ad  identificare  in  maniera  semplice  la  sequenza   d’operazioni  logiche  che  costituiscono  il  processo  di  trasformazione  della   materia  prima  in  prodotto.  Per  questa  semplicità  di  rappresentazione,  la   lettura  di  uno  schema  a  blocchi  è  utilizzata  anche  come  strumento  di   comunicazione.  Essendo  comprensibile  anche  ai  non  tecnici,  tale   schematizzazione  è  utilizzata  sovente  per  formalizzare  una  prima  idea  su   un  impianto  nuovo  e/o  per  semplificare  contesti  complessi.   2)  Process  Flow  Diagram  (PFD)   -­‐ Il  PFD  è  il  documento  base  su  cui  si  costruisce  l’impalcatura  dell’intero   impianto.  Può  essere  considerato  un’evoluzione  tecnica  dello  schema  a   blocchi:  su  di  esso  sono  rappresentate,  in  maniera  simbolica  e  nella  giusta   sequenza,  le  macchine  e  le  apparecchiature  che  servono  per  ottenere  il   prodotto  desiderato.   -­‐ Il  PFD  è  un  documento  elaborato  da  tecnici  e  diretto  a  tecnici:  la  sua   elaborazione  è  responsabilità  primaria  dell'ingegnere  di  processo.   -­‐ Scopo  del  PFD  è  la  esplicitazione  quantitativa  del  processo  in  esame   mostrando  la  funzione  di  ogni  singola  apparecchiatura,  in  forma  chiara  e   leggibile.  Per  far  ciò  si  usa  la  rappresentazione  simbolica  delle   apparecchiature,  completata  dai  bilanci  di  materia  e  di  energia,  esplicitati   quantificando  le  c+2  variabili2  di  ogni  corrente  presente  nell’impianto.   -­‐ Il  PFD  si  caratterizza  per  una  rappresentazione  grafica  simbolica  e  una   certa  standardizzazione  di  contenuti.  La  rappresentazione  delle   apparecchiature,  pur  abbastanza  standardizzata,  conserva  un  certo   margine  di  discrezionalità,  quindi  risulta  sempre  opportuno  consultare  la   leggenda.   -­‐ Nello  schema  di  processo  sono  riportate  e  quantificate  le  portate  delle   correnti  entranti  ed  uscenti  da  ogni  apparecchiatura,  in  base  alla  portata   di  riferimento,  definita  come  capacità  nominale4  (o  di  targa)  dell’impianto.   I  valori  delle  portate  sono  ottenuti  dalla  soluzione  dei  bilanci.      

 

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-­‐ Per  quanto  riguarda  la  rappresentazione  della  quantificazione,  tutte  le   correnti  entranti  ed  uscenti  dalle  apparecchiature  rappresentate  nel  PFD   sono  numerate  e  caratterizzate  in  un  tabella  in  termini  di  portata,   pressione,  temperatura  e  composizione.  In  relazione  alla  marcia  nominale,   il  PFD  riporta  tutte  le  linee  di  flusso  di  materia,  sia  quelle  del  processo,  sia   quelle  dei  servizi.  A  volte  sul  PFD  sono  riportati  anche,  ,  i  parametri  fisici  e   di  trasporto  (viscosità,  densità,  capacità  termica  ecc.)  di  ogni  corrente.   -­‐ Nel  PFD  è  indicata  inoltre  la  strumentazione  essenziale,  attraverso  la  quale   è  possibile  avere  un’idea  di  come  avvenga  la  regolazione  di  capacità   produttiva  dell’impianto.   -­‐ Il  PFD  costituisce  dunque  un  documento  fondamentale  per  il  progetto,  i   cui  scopi  principali  possono  essere  sintetizzati  di  seguito:   >  mettere  in  evidenza  il  tipo  di  processo  dell'impianto.   >  stabilire  la  sequenza  del  processo  mediante  la  rappresentazione  della    linea  principale  di  flusso  (processo)  e  di  tutte  quelle  secondarie  (servizi);     >  chiarire  le  funzioni  delle  singole  apparecchiature  o  delle  singole    macchine;     >  quantificare  l’entità  dei  flussi  presenti  nell'impianto,  riportando  le    condizioni  di  portata,  temperatura,  pressione  e  composizione  per  ognuno   di  essi.  

           

 

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3)  Piping  and  Instrumentantion  Diagram  (P&ID,  Mechanical  Flow  Diagram  MFD)   -­‐ Il  P&ID  è  l’ultimo  elemento  che  fa  parte  della  documentazione  tecnica   dell’impianto.  Esso  descrive:   •  i  dispositivi,  le  strutture,  le  tubazioni,  i  serbatoi,  ecc.   •  le  connessioni  tra  le  varie  componenti  d’impianto.   •  gli  elementi  di  misura,  gli  analizzatori  ed  i  trasduttori  installati  sul   campo.   •  attuatori  ed  elementi  finali  del  sistema  di  controllo.   •  pannelli  e  quadri  di  controllo.   •  rappresentazione  schematica  delle  interconnessioni  tra  i  vari  dispositivi   di  controllo.   -­‐ I  simboli  utilizzati  in  un  diagramma  P&ID  e  le  modalità  di  descrizione  del   dispositivi  presenti  sono  codificati  in  standard  internazionali.  Lo  standard   di  riferimento  è  ANSI/ISA  S5.1-­‐1984  “Standards  and  Recommended   Practices  for  Instrumentation  and  Control”.  

  Strumenti  e  tecniche  di  analisi   -­‐ Nella  progettazione  l’idea  di  processo  nasce  come  BFD.  La  fattibilità  è   valutata  sul  PFD,  il  progetto  definitivo  nasce  dal  P&ID  da  cui  è  possibile   desumere  i  costi  di  impianto  ed  esercizio  con  discreta  precisone.   -­‐ Nell’esercizio,  invece,  si  hanno  due  tecniche  di  analisi  delle  prestazioni  e   dei  costi:   1) Bilanci  di  materia  ed  energia  →  Si  stimano  dal  PFD,  dove  sono   specificate  tutte  le  caratteristiche  delle  correnti,  e  sono  il  principale   strumento  di  gestione  quotidiana  dell’impianto.  Sono  la  base  per  la   gestione  di  stoccaggi,  per  l’individuazione  di  criticità  e  per  la   valutazione  degli  scostamenti  dai  costi  previsti.        

 

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2) Controllo  e  sicurezza  dei  processi  â&#x2020;&#x2019;  Richiedono  lâ&#x20AC;&#x2122;analisi  del  P&ID,   previa  individuazione  dei  controlli  critici  per  la  sicurezza  degli   impianti,  per  la  qualitĂ   del  prodotto,  per  la  gestione  ottimale  dei   processi  e  degli  impianti,  per  la  manutenzione  straordinaria.       I  bilanci  materiali   -­â&#x20AC;? Nella  gestione  e  nella  progettazione  di  un  impianto  di  processo,  spesso   accade  che  si  debbano  stimare  le  quantitĂ   di  materie  prime,  di  intermedi   di  lavorazione  e  di  prodotti  o  che  si  debba  determinare  la  loro   composizione.   -­â&#x20AC;? Unâ&#x20AC;&#x2122;equazione  generale  di  bilancio,  che  pone  le  sue  basi  sul  principio  di   conservazione  della  massa,  si  esprime  generalmente  in  questa  forma:   đ??źđ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x2C6;đ?&#x2018;&#x2021; + đ??şđ??¸đ?&#x2018; đ??¸đ?&#x2018;&#x2026;đ??´đ?&#x2018;?đ??źđ?&#x2018;&#x201A;đ?&#x2018; đ??¸ â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x201A;đ?&#x2018;&#x2C6;đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x2C6;đ?&#x2018;&#x2021; â&#x2C6;&#x2019; đ??śđ?&#x2018;&#x201A;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2020;đ?&#x2018;&#x2C6;đ?&#x2018;&#x20AC;đ?&#x2018;&#x201A; = đ??´đ??śđ??śđ?&#x2018;&#x2C6;đ?&#x2018;&#x20AC;đ?&#x2018;&#x2C6;đ??żđ?&#x2018;&#x201A;   -­â&#x20AC;? Questa  relazione  è  riferita  a  un  sistema  chiuso,  ovvero  limitato  da  un   â&#x20AC;&#x153;volume  di  controlloâ&#x20AC;?  scelto  arbitrariamente,  attraverso  cui  transitano  i   termini  di  input  e  output.     -­â&#x20AC;? Ă&#x2C6;  riferito  a  un  istante  finito  oppure  infinitesimo  e,  come  entitĂ ,  alla  massa   totale  oppure  di  un  singolo  componente.  Inoltre  in  un  sistema  di  â&#x20AC;&#x153;Câ&#x20AC;?   componenti,  in  assenza  di  reazioni  chimiche,  si  possono  scrivere  al  piĂš  â&#x20AC;&#x153;Câ&#x20AC;?   bilanci  di  materia.  I  bilanci  di  materia  possono  essere  definiti  su  una   singola  apparecchiatura,  sullâ&#x20AC;&#x2122;intero  impianto  oppure  parte  di  esso.   -­â&#x20AC;? I  processi  di  interesse  per  lâ&#x20AC;&#x2122;industria  di  processo  sono  generalmente  tre:   1) Processi  Batch  â&#x2020;&#x2019;  Durante  il  processo  non  câ&#x20AC;&#x2122;è  flusso  di  materia   attraverso  i  confini  del  sistema.  In  questo  caso  non  vi  sono  termini  di   input/output  ma  solamente  di  accumulo,  generazione  e  consumo.  Un   semplice  esempio  può  essere  la  cottura  in  pentola  degli  spaghetti.   đ??źđ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;Ą = đ?&#x2018;&#x201A;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;Ą = 0     2) Processi  Continui  â&#x2020;&#x2019;  Processi  nei  quali  per  un  numero  ragionevole  di   giorni  si  ha  che  le  correnti  di  input  ed  output  sono  costanti.    đ??źđ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;Ą = đ?&#x2018;&#x201A;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;Ą = đ??śđ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018; đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2013;     3) Processi  Semibatch  â&#x2020;&#x2019;  Processi  con  caratteristiche  intermedie,  dove   può  essere  assente  lâ&#x20AC;&#x2122;input  e  presente  lâ&#x20AC;&#x2122;output.  Prendendo  come   esempio  il  processo  di  fermentazione  del  vino  si  ha  che  non  è  presente   nessun  input,  ma  vi  è  un  output  e  un  accumulo.   -­â&#x20AC;? Generalmente  la  maggior  parte  dei  processi  sono  di  tipo  continuo  e   lavorano  a  condizione  di  regime.  Esistono  inoltre  delle  regole  pratiche  per   i  calcoli  dei  bilanci  di  materia,  esse  sono:      

 

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A) Nei  bilanci  globali,  ossia  sulla  massa  totale  si  ha:     đ??şđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2019; = đ??śđ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018; đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x153; = 0     â&#x2020;&#x2019; đ??źđ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;Ą â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x201A;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;Ą = đ??´đ?&#x2018;?đ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x153;   B) In  un  sistema  a  regime  si  ha:   đ??´đ?&#x2018;?đ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x153; = 0     â&#x2020;&#x2019; đ??źđ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;Ą + đ??şđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2019; â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x201A;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;Ą â&#x2C6;&#x2019; đ??śđ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018; đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x153; = 0   C) Per  componenti  che  non  danno  luogo  a  reazioni  chimiche  si  ha:   đ??şđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2019; = đ??śđ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018; đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x153; = 0     â&#x2020;&#x2019; đ??źđ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;Ą â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x201A;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;Ą = đ??´đ?&#x2018;?đ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x153;     -­â&#x20AC;? Nel  caso  il  processo  preveda  una  reazione  chimica,  si  considera  fissato  e   costante  â&#x20AC;&#x153;il  grado  di  conversioneâ&#x20AC;?  e  la  distribuzione  dei  prodotti  nella   reazione.  CosĂŹ  è  possibile  scrivere  bilanci  sui  componenti,  considerando   lâ&#x20AC;&#x2122;equivalenza  reagenti/prodotti  secondo  la  conversione  assegnata.   -­â&#x20AC;? Il  bilancio  di  materia  è  il  primo  atto  che  si  deve  compiere  analizzando  uno   schema  di  processo,  anche  lo  schema  a  blocchi,  al  fine  di  dimensionare  o   gestire  lâ&#x20AC;&#x2122;impianto,  considerando  tutte  le  correnti,  incluso  spurghi,  scarichi,   reflui  ecc.   -­â&#x20AC;? Nonostante  i  bilanci  materiali,  siano  strumenti  di  semplici  e  immediati,   permettono  di:     Ă&#x2DC;ď&#x192;&#x2DC; Definire  la  logistica  generale  del  processo  (trasporto  e  stoccaggio   materie  prime,  prodotti,  reflui).   Ă&#x2DC;ď&#x192;&#x2DC; Definire  le  linee  di  produzione  con  le  opportune  apparecchiature  e   valutarne  il  costo  approssimativo.                                

 

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Vasca  di  laminazione   -­‐ Tali  vasche  sono  prescritte  qualora  vi  fosse  l’impossibilità  di  scaricare  le   acque  meteoriche  in  un  corpo  ricettore  diverso  dalla  fognatura  ed  hanno   lo  scopo  di  laminare  le  portate  al  fine  di  non  sovraccaricare  la  rete  durante   l’evento  meteorico.  Infatti,  l’urbanizzazione,  aumentando  sensibilmente   l’estensione  delle  superfici  impermeabili,  comporta  un’importante   alterazione  delle  frazioni  di  pioggia  infiltrata,  da  un  lato  aumentando  il   deflusso  superficiale  e  quindi  i  contributi  di  piena,  dall’altro  riducendo  la   ricarica  delle  falde.  

-­‐ Nel  dimensionare  tali  strutture  è  fondamentale  l’uso  del  bilancio  di   materia.  Infatti,  avendo  come  dati  la  quantità  di  precipitazioni  all’ora,   ricavata  da  una  analisi  statistica  sui  fenomeni  meteorologici,  la  superfice   della  vasca  di  laminazione  e  la  portata  massima  ammissibile  dello  scarico   della  vasca  è  possibile  dimensionare  il  volume  di  tale  vasca.                  

 

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Bilanci  di  materia  con  reazioni  chimiche   -­â&#x20AC;? Nel  caso  di  reazione  chimica,  i  bilanci  di  materia  si  eseguono  in  due  modi   differenti,  secondo  il  tipo  di  reazione  in  gioco.   1)  Reazione  completa   -­â&#x20AC;? In  questo  caso  si  deve  definire  una  base  di  massa  della  corrente  entrante.   Poi  si  seguono  i  seguenti  passi:   A) Si  scrive  la  reazione  in  forma  completa  e  si  bilancia.  La  conversione  è  data   dalla  stechiometria  della  reazione  e  si  deve  tenere  conto  anche  delle   specie  che  non  partecipano  alla  reazione.   B) Si  considerano  i  [đ??žđ?&#x2018;&#x201D;]  in  gioco  nella  reazione  di  ciascuna  specie.   C) Si  ricavano  le  portate  delle  correnti  espresse  in  [đ??žđ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122;/â&#x201E;&#x17D;].   D) Si  scrive  la  reazione  moltiplicando  la  portata  in  [đ??žđ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122;/â&#x201E;&#x17D;]  e  il  peso  in  [đ??žđ?&#x2018;&#x201D;]   di  una  singola  mole.     E) Si  aggiungo  al  bilancio  i  componenti  che  non  reagiscono.   F) Si  ricavano  le  portate  delle  correnti  in  [đ??žđ?&#x2018;&#x201D;/â&#x201E;&#x17D;].   2)  Reazione  incompleta   -­â&#x20AC;? Si  definisce  reazione  incompleta  quella  in  cui  sâ&#x20AC;&#x2122;instaura  un  equilibrio  fra   reagenti  e  prodotti  (regolato  da  una  costante  cinetica  â&#x20AC;&#x153;Kâ&#x20AC;?),  che  può  essere   sbilanciato  e  spostato  verso  l'uno  o  l'altro  con  lâ&#x20AC;&#x2122;aggiunta  dellâ&#x20AC;&#x2122;opposto  (  se   per  esempio  aggiungo  un  reagente,  lâ&#x20AC;&#x2122;equilibrio  si  sposta  verso  i  prodotti).   -­â&#x20AC;? Questo  tipo  di  reazioni  sono  governate  da  un  parametro,  il  grado  di   conversione  â&#x20AC;&#x153;đ?&#x153;&#x2030;â&#x20AC;?.  Si  definisce  conversione  di  un  reagente  la  quantitĂ    percentuale  di  reagente  entrante  nel  sistema  che  si  converte  nei  prodotti.   La  conversione  è  dunque  pari  al  rapporto  tra  le  moli  reagite  e  le  moli   alimentate  del  reagente.   đ?&#x2018;&#x203A;!" â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x203A;!"# đ?&#x153;&#x2030;=   đ?&#x2018;&#x203A;!"   -­â&#x20AC;? Fisicamente  rappresenta  lâ&#x20AC;&#x2122;efficienza  di  una  reazione.  Per  esempio  una   reazione  con  â&#x20AC;&#x153;đ?&#x153;&#x2030; = 60%â&#x20AC;?,  trasforma  solo  il  60%  della  corrente  in  ingresso,   il  restante  40%  resta  inalterato.  Esso  può  assumere  valori  compresi  tra  0-­â&#x20AC;? 1.     -­â&#x20AC;? Noto  dunque  il  grado  di  conversione  della  reazione  il  bilancio  di  materia  si   effettua  normalmente,  come  se  fosse  un  processo  senza  reazione  chimica.              

 

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Bilanci  di  materia  per  processi  di  lunga  durata   -­â&#x20AC;? Generalmente  sono  detti  processi  a  lunga  durata  i  processi  di   bioconversione.  Essa  è  la  modificazione  della  struttura  chimica  di  una   sostanza,  ottenuta  mediante  l'uso  di  singoli  enzimi  o  del  sistema   enzimatico  cellulare  di  un  agente  biologico  (microrganismo,  cellula   vegetale  o  cellula  animale).  I  processi  di  bioconversione  possono  essere   realizzati  industrialmente,  impiegando  colture  di  microrganismi  o  di   cellule,  oppure  enzimi  isolati.  Le  cellule  o  gli  enzimi  sono  usati  tal  quali   oppure  vengono  immobilizzati  legandoli  a  un  adatto  supporto,  ciò  che   rende  i  processi  piĂš  efficienti.   -­â&#x20AC;? Spesso  il  processo  avviene  in  una  vasca,  oppure  digestore,  in  cui  è   introdotta,  in  sospensione  acquosa,  la  materia  organica  da  trattare.   Conoscendo  il  grado  di  conversione  della  reazione  si  chiude  facilmente  il   bilancio  di  materia.  Dunque  il  problema  in  questo  tipo  di  applicazioni  è   stimare  il  tempo  di  permanenza  della  sostanza  allâ&#x20AC;&#x2122;interno  della  vasca   affinchĂŠ  la  reazione  si  compia.  In  prima  approssimazione  il  tempo  può   essere  stimato  in  questo  modo:   đ?&#x2018;&#x161;!"#$%&'($ đ?&#x153;?=         â&#x201E;&#x17D;   đ??š -­â&#x20AC;? Le  reazioni  a  lunga  durata  presentano  svantaggi  in  termini  di  costi  e  di   gestione.  Infatti,  problema  di  particolare  interesse  è  la  stima  del  volume   del  digestore,  che  rappresenta  uno  dei  principali  costi  dâ&#x20AC;&#x2122;impianto.  Inoltre   vi  è  la  necessitĂ   di  prevedere  un  sistema  di  pulitura  per  eliminare   eventuali  microrganismi  nocivi  rimasti  al  suo  interno,  per  ovviare  a  questo   inconveniente  spesso  si  dispongono  piĂš  digestori  in  parallelo.    

       

 

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  Bilanci  di  materia  per  processi  batch   -­â&#x20AC;? Nei  processi  batch  non  vi  è  unâ&#x20AC;&#x2122;entrata  o  uscita  costante  di  materia  ma  è   presente  una  certa  massa  in  lavorazione.  Sono  spesso  utilizzati  quando  si   lavora  con  processi  molto  lenti  oppure  con  piccole  quantitĂ   di  materiale.   Esempi  tipici  sono  i  processi  di  fermentazione  del  vino  oppure  della   marmellata.   -­â&#x20AC;? Il  processo  inizia  caricando  lâ&#x20AC;&#x2122;apparecchiatura  atta  alla  lavorazione.  Qui  il   bilancio  materiale  è  estremamente  utile  per  descrivere  la  potenzialitĂ    dellâ&#x20AC;&#x2122;impianto.  Infatti,  se  consideriamo  i  seguenti  dati:   đ?&#x2018;&#x201E;! = đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2019;  đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x17D;   đ?&#x2018;&#x201E;! = đ?&#x2018;&#x20AC;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018; đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x17D;  đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D;  đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x203A;  đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x201D;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2013;  đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;?â&#x201E;&#x17D;   đ?&#x2018; = #  đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013;  đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;Ąâ&#x201E;&#x17D;  đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2013;   đ??ť = đ?&#x2018;&#x201A;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x2019;  đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2019;  đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013;  đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Łđ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x153;   đ?&#x153;?! = đ??ˇđ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D;  đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2122;  đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018; đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x153;  đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;?â&#x201E;&#x17D;   đ?&#x153;?! = đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;  đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013;  đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D;/đ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x17D;     -­â&#x20AC;? Si  può  scrivere:     đ?&#x2018;&#x201E;! = đ?&#x2018;  đ?&#x2018;&#x201E;!        đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;Łđ?&#x2018;&#x2019;    đ?&#x2018; = đ??ť (đ?&#x153;?! + đ?&#x153;?! )     -­â&#x20AC;? In  questo  caso  è  importante,  ai  fini  di  ottimizzazione,  stabilire  la  massa   trattata  in  ogni  batch  (đ?&#x2018;&#x201E;! ).  Questa  scelta  è  frutto  dellâ&#x20AC;&#x2122;analisi  del  costo   totale  del  processo,  costituito  da  due  contributi:   đ??ś!"# = đ??ś!"#$%&'(   đ?&#x2018;&#x201E;!! +   đ??ś!"#$%&'"  đ?&#x2018;  (đ?&#x153;?! + đ?&#x153;?! )     -­â&#x20AC;? Ricavando  â&#x20AC;&#x153;Nâ&#x20AC;?  dalla  prima  relazione  possiamo  scrivere:   đ?&#x2018;&#x201E;! đ??ś!"# = đ??ś!"#$%&'(   đ?&#x2018;&#x201E;!! +   đ??ś!"#$%&'"    (đ?&#x153;?! + đ?&#x153;?! )   đ?&#x2018;&#x201E;! -­â&#x20AC;? Il  primo  termine  evidenzia  i  costi  dâ&#x20AC;&#x2122;acquisto,  infatti  lâ&#x20AC;&#x2122;esponente  â&#x20AC;&#x153;đ?&#x203A;źâ&#x20AC;?   esprime  lâ&#x20AC;&#x2122;effetto  del  fattore  di  scala.  Il  secondo  termine  invece  è  legato  al   tempo  di  apertura  dellâ&#x20AC;&#x2122;impianto.  

   

 

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  -­â&#x20AC;? Il  problema  in  esame  ammette  un  ottimo  tuttavia  si  devono  rispettare  dei   vincoli  imposti  dal  processo  stesso,  infatti:   đ?&#x2018;&#x20AC;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ľ  đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;  đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;  đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x153; â&#x2030;¤ đ?&#x2018;&#x201E;! â&#x2030;¤ đ?&#x2018;&#x201E;!     -­â&#x20AC;? Il  limite  superiore  è  fissato  dalla  quantitĂ   annua  producibile,  il  limite   inferiore  invece  è  definito  dal  massimo  tempo  di  apertura  dellâ&#x20AC;&#x2122;impianto.     Bilanci  di  energia   -­â&#x20AC;? Definito  un  processo  o  considerata  una  parte  di  esso,  ovvero  scelto  il   sistema  di  controllo,  analogamente  a  quanto  detto  per  i  bilanci  di  materia,   un  bilancio  di  energia  si  esprime  come:   đ??źđ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x2C6;đ?&#x2018;&#x2021; + đ??şđ??¸đ?&#x2018; đ??¸đ?&#x2018;&#x2026;đ??´đ?&#x2018;?đ??źđ?&#x2018;&#x201A;đ?&#x2018; đ??¸ â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x201A;đ?&#x2018;&#x2C6;đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x2C6;đ?&#x2018;&#x2021; â&#x2C6;&#x2019; đ??śđ?&#x2018;&#x201A;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2020;đ?&#x2018;&#x2C6;đ?&#x2018;&#x20AC;đ?&#x2018;&#x201A; = đ??´đ??śđ??śđ?&#x2018;&#x2C6;đ?&#x2018;&#x20AC;đ?&#x2018;&#x2C6;đ??żđ?&#x2018;&#x201A;     -­â&#x20AC;? I  termini  di  generazione  e  consumo  si  riferiscono  al  trasferimento   input/output  di  energia  attraverso  il  confine  del  sistema  e  sono  non  nulli   solo  nel  caso  in  cui  nel  processo  sia  presente  una  reazione  chimica.  Mentre   nel  caso  di  bilancio  di  materia  si  può  scrivere  un  bilancio  per  ciascun   componente,  il  bilancio  di  energia  è  unico  per  ogni  sistema.   1)  Bilancio  di  energia  in  sistema  chiuso   -­â&#x20AC;?  Nel  caso  di  sistema  chiuso,  il  bilancio  di  energia  si  esprime  in  forma   semplificata:   đ??źđ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x2C6;đ?&#x2018;&#x2021; â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x201A;đ?&#x2018;&#x2C6;đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x2C6;đ?&#x2018;&#x2021; = đ??´đ??śđ??śđ?&#x2018;&#x2C6;đ?&#x2018;&#x20AC;đ?&#x2018;&#x2C6;đ??żđ?&#x2018;&#x201A;   -­â&#x20AC;? I  contributi  energetici  sono  relativi  a  qualunque  forma  di  energia,   principalmente  energia  cinetica,  potenziale  ed  interna.  Per  la  maggior   parte  dei  processi  chimici  il  bilancio  di  energia  si  riduce  ad  un  bilancio   entalpico,  che  consente  di  quantificare  i  flussi  termici  in  ingresso  o  in   uscita  dal  sistema  relativamente  alle  singole  operazioni.      

 

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-­â&#x20AC;? Ricordando  che  il  sistema  è  chiuso  rispetto  ai  flussi  di  materia,  il  bilancio   si  può  anche  esprimere  in  questo  modo:   đ??¸!"#$%& â&#x2C6;&#x2019; đ??¸!"#$#%&' = Î&#x201D;đ??¸   -­â&#x20AC;? Esplicitando  i  tre  contributi  energetici,  energia  interna,  cinetica  e   potenziale,  si  può  scrivere:   đ??¸!"#$%& = đ?&#x2018;&#x2C6;! + đ??¸!,! + đ??¸!,!   đ??¸!"#$#%&' = đ?&#x2018;&#x2C6;! + đ??¸!,! + đ??¸!,!   Î&#x201D;đ??¸ = đ?&#x2018;&#x201E; â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x160;   -­â&#x20AC;? Da  cui  segue  che:   đ?&#x2018;&#x2C6;! + đ??¸!,! + đ??¸!,! â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x2C6;! + đ??¸!,! + đ??¸!,! = đ?&#x2018;&#x201E; â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x160;     2)  Bilancio  di  energia  in  sistema  aperto   -­â&#x20AC;? In  un  sistema  aperto  a  regime,  in  cui  si  ha  accumulo  nullo,  il  bilancio  si   esprime  in  questa  forma:     đ??źđ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x2C6;đ?&#x2018;&#x2021; â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x201A;đ?&#x2018;&#x2C6;đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x2C6;đ?&#x2018;&#x2021; = 0   -­â&#x20AC;? Considerando  come  input  sia  i  flussi  termici  che  lâ&#x20AC;&#x2122;energia  delle  correnti   entranti,  e  come  output  i  flussi  termici  e  lâ&#x20AC;&#x2122;energia  delle  correnti  uscenti. -­â&#x20AC;? Generalmente  negli  impianti  di  processo,  si  considera  lâ&#x20AC;&#x2122;energia  trasmessa   dovuta  al  solo  flusso  termico,  mentre  lâ&#x20AC;&#x2122;energia  interna  è  valutabile  solo   come  differenza  tra  due  stadi  di  riferimento.  Ă&#x2C6;  convenzione  assumere  che   per  variazioni  di  pressione  pressochĂŠ  modeste,  la  variazione  di  energia   interna  è  assimilabile  alla  variazione  di  entalpia,  che  è  calcolabile   facilmente. Î&#x201D;đ??ť â&#x2030;&#x2026; Î&#x201D;đ?&#x2018;&#x2C6; -­â&#x20AC;? Sotto  questa  ipotesi,  approssimativa,  si  può  estendere  il  primo  principio   della  termodinamica  alla  grandezza  fisica  entalpia  e  affermare  che  essa  in   un  impianto  di  processo  si  conserva.  Quindi  le  entalpie  entranti  devono   uguagliare  le  entalpie  uscenti:     đ??ť!" = đ??ť!"#   Scrittura  bilancio  di  energia   -­â&#x20AC;? Per  scrivere  un  bilancio  di  energia,  indipendentemente  dal  tipo  di  sistema   in  considerazione,  è  bene  seguire  i  seguenti  step:   1) Stabilire  il  volume  di  controllo.   2) Identificare  le  correnti  materiali  entranti  e  uscenti.   3) Stabilire  una  temperatura  di  riferimento.   4) Valutazione  delle  entalpie  delle  correnti  materiali.   5) Valutazione  dei  flussi  termici  non  legati  a  flussi  di  materia.   6) Scrittura  del  bilancio  complessivo:   đ??š!" đ??ť!" = đ??š!"# đ??ť!"#      

 

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7) Valutazione  delle  caratteristiche  dei  flussi  di  energia  (quantità  calore   scambiato  e  portata  fluido  di  servizio).   8) Ottimizzazione  delle  sorgenti  termiche.   9) Trasferimento  sullo  schema  di  processo  delle  utilities  e  dei  flussi   associati.   Funzioni  dei  bilanci  di  energia  su  impianti  di  processo   -­‐ I  bilanci  di  energia  sono  un  utile  strumento  di  controllo,  misura  e   monitoraggio  in  quanto  permettono  di:     Ø Verificare  che  il  bilancio  si  chiuda  →  un  minimo  di  sbilanciamento  è   inevitabile,  ma  deve  poter  essere  riassorbito  da  variazioni  di   temperatura  accettabili  del  prodotto  o  di  temperatura/portata  dei   fluidi  di  servizio.  Questo  implica  che  il  piping  dell’impianto  sia   provvisto  di  misuratori  di  portata,  composizione,  temperatura  e   pressione.     Ø Verifica  effetti  sul  prodotto  →  rispetto  alle  discrepanze,  dovute   all’impossibilità  di  chiudere  perfettamente  il  bilancio,  si  devono   valutare  i  possibili  effetti  sul  prodotto.  Da  qui  la  necessità  di  redigere   tabelle  di  valutazione  dei  rischi.     Ø Verificare  il  bilancio  nelle  condizioni  estreme  →  è  opportuno  valutare   se  vi  sono  condizioni  in  cui  il  bilancio  non  regge,  ossia  condizioni  in  cui   si  eccedono  i  limiti  minimi  e  massimi  di  portate  o  condizioni  operative,   e,  in  caso  affermativo,  predisporre  sistemi  di  sicurezza  idonei.     Ø Stima  delle  utilities  →  dal  bilancio  è  possibile  ricavare  le  correnti  di   servizio  necessarie  con  le  loro  caratteristiche.   Ø Gestione  straordinaria  →  dall’analisi  del  bilancio  è  possibile  formulare   criteri  di  ottimizzazione  dei  flussi  termici,  che  possono  implicare   innovazioni  nel  processo  produttivo,  e  si  possono  introdurre  eventuali   processi  di  recupero.   Utilities   -­‐ Il  funzionamento  di  un  impianto  dell’industria  di  processo  richiede  la   disponibilità  di  energia  e  di  una  serie  di  fluidi  ausiliari  per  la  realizzazione   delle  varie  lavorazioni  del  processo,  per  il  controllo  del  processo  stesso  e   per  la  manutenzione.  Accanto  alle  unità  produttive  vi  sono  quindi  anche   quelle  destinate  alla  produzione,  trattamento  ed  erogazione  dei  fluidi   ausiliari,  che  vanno  collettivamente  sotto  il  nome  di  utilities.        

 

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-­‐ Le  utilities  solitamente  presenti  in  un  impianto  dell’industria  di  processo   comprendono:     Ø Vapor  d’acqua  (eventuale  produzione  di  energia  elettrica)   Ø Acqua  di  raffreddamento   Ø Fluidi  termici   Ø Aria  compressa   Ø Inerti     Ciclo  Vapor  d’acqua   -­‐ Negli  impianti  dell’industria  di  processo  il  vapor  d’acqua  viene  impiegato   principalmente  come  mezzo  riscaldante  e  come  fonte  di  energia  in   macchine  come  le  turbine  (che  a  loro  volta  possono  azionare   compressori),  eiettori,  ecc.  Il  suo  impiego  come  fluido  riscaldante  è  dovuto   al  basso  costo,  l’elevatissimo  coefficiente  di  scambio  termico  per   condensazione  e  l’alto  valore  del  calore  latente  di  condensazione:  di  fatto   esso  è  il  mezzo  riscaldante  maggiormente  utilizzato  per  temperature  fino   a  200°C  circa.  Al  di  sopra  di  questa  temperatura,  l’elevata  pressione  di   saturazione  del  vapor  d’acqua  ne  rende  eccessivamente  oneroso  l’uso  e  si   ricorre  ad  altri  fluidi  riscaldanti.    

  -­‐ La  figura  mostra  un  tipico  schema,  del  ciclo  chiuso,  di  produzione  di  vapor   d’acqua  in  un  impianto  di  processo.  L’acqua,  preventivamente  trattata  e   additivata,  viene  alimentata  al  generatore  di  vapore,  dove  vaporizza   ricevendo  calore  dalla  combustione  di  un  combustibile.  In  generale,  il   costo  di  produzione  del  vapore  decresce  all’aumentare  della  pressione  di   esercizio  del  generatore  e,  per  tale  ragione,  esso  viene  normalmente   prodotto  ad  una  pressione  alta,  maggiore  di  quella  a  cui  verrà  utilizzato      

 

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come  fluido  riscaldante  nell’impianto.  Il  vapore  prodotto  nel  generatore   viene  quindi  espanso  alla  pressione  di  utilizzazione  in  una  turbina   accoppiata  ad  un  alternatore,  andando  così  a  produrre  energia  elettrica   per  l’impianto.   -­‐  Un  aspetto  importante  nell’economia  del  ciclo  del  vapore  è  legato  ai   recuperi  termici  e  delle  condense.  Le  perdite  di  calore  lungo  il  circuito   vanno  minimizzate,  come  pure  va  ridotto  il  tempo  di  permanenza  delle   condense  calde  nel  serbatoio  di  accumulo:  si  effettuano  poi  recuperi  di   calore  dalle  condense  del  vapore  ad  alta  e  media  pressione,  facendole   espandere  e  quindi  utilizzando  il  vapore  che  si  produce  (che  condensa  a   temperatura  inferiore)  come  fluido  riscaldante  per  altre  utenze;  infine  si   può  preriscaldare  l’acqua  alimentata.  Tanto  maggiore  è  la  quantità  di   condense  recuperate,  e  quindi  riciclate,  e  tanto  minore  è  il  quantitativo  di   acqua  di  reintegro  (corrente  di  Make  Up),  che  va  sottoposta  a  trattamenti   piuttosto  onerosi.   -­‐ Tuttavia,  a  differenza  di  quanto  accade  nelle  centrali  di  produzione  di   energia  elettrica,  in  cui  praticamente  tutto  il  vapore  prodotto  viene   recuperato  nelle  condense,  negli  impianti  dell’industria  di  processo  questa   percentuale  è  intorno  al  50%,  a  causa  delle  caratteristiche  di  alcune   utilizzazioni,  che  comportano  un  consumo  netto  di  vapore,  e  del  problema   dell’inquinamento  delle  condense.     Ciclo  Acqua  raffreddamento   -­‐ L’acqua  costituisce  il  mezzo  refrigerante  maggiormente  impiegato:  per   essere  utilizzata  a  questo  scopo  si  richiede  semplicemente  che  sia  limpida   e  che  non  sia  troppo  dura,  ossia  che  non  dia  luogo  a  depositi  ed   incrostazioni  lungo  il  circuito.       -­‐ In  alcuni  casi  l’impianto  sorge  in  prossimità  di  zone,  dove  è  presente  e   abbondante  acqua  di  buone  caratteristiche  o  superficiale  (fiumi  o  laghi)  o   in  faglie  poco  profonde  e  facilmente  accessibili.  In  questo  caso  la   refrigerazione  dell’impianto  opera  in  ciclo  aperto  (figura):  l’acqua  subisce   un  trattamento  preliminare  di  chiarificazione  e  ossidazione  e  viene   pompata  nel  sistema  di  refrigerazione  da  cui,  dopo  avere  raffreddato  le   utenze,  viene  scaricata  nell’ambiente  esterno.  

   

 

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-­‐ Molto  più  spesso  la  disponibilità  di  acqua  è  limitata,  in  altre  parole  le  sue   caratteristiche  richiedono  trattamenti  preliminari  di  depurazione  e   dolcificazione  più  complessi  e  costosi.  In  questo  caso  la  refrigerazione   dell’impianto  opera  in  ciclo  chiuso  (figura  sottostante)  rimettendo  in  ciclo   l’acqua  che  proviene  dalle  apparecchiature  di  scambio  termico  dopo   averla  raffreddata,  reintegrando  i  quantitativi  andati  persi.  Tale  acqua   operante  in  ciclo  chiuso  è  usualmente  detta  acqua  industriale:  le  quantità   in  circolazione  sono  solitamente  ingenti  e  il  raffreddamento  è  ottenuto  in   modo  economico  nelle  torri  di  raffreddamento,  per  contatto  diretta  con   aria  atmosferica,  attraverso  un’operazione  di  umidificazione.  

  -­‐ L’acqua  industriale  lavora  in  ciclo  chiuso  e  quindi,  dopo  essersi  riscaldata   a  una  temperatura  intorno  ai  40°C  nel  passaggio  attraverso  i  dispositivi  di   scambio  termico  in  cui  funge  da  refrigerante,  sorge  la  necessità  di   raffreddarla  nuovamente  in  un  modo  che,  dati  gli  elevatissimi  quantitativi   coinvolti,  deve  essere  semplice  ed  economico.              

 

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Torre  di  raffreddamento   -­â&#x20AC;? Una  torre  di  raffreddamento  è  uno  scambiatore  di  calore  gas-­â&#x20AC;?liquido  nel   quale  la  fase  liquida  cede  energia  alla  fase  gassosa,  riducendo  cosĂŹ  la   propria  temperatura.  Nella  grande  maggioranza  dei  casi  la  fase  gassosa  è   costituita  da  aria  o  vapore  d'acqua  e  la  fase  liquida  da  acqua  di  vario  tipo.   -­â&#x20AC;? Questa  apparecchiatura  è  un  involucro,  essenzialmente  vuoto,  in  cui   lâ&#x20AC;&#x2122;acqua  scende  dallâ&#x20AC;&#x2122;alto  â&#x20AC;&#x153;a  pioggiaâ&#x20AC;?  e  incontra  un  flusso  di  aria  ascendente   movimentata  da  una  ventola  oppure  a  convezione  naturale,  ossia  un  tipo   di  trasporto  causato  da  un  gradiente  di  pressione  e  dalla  forza  di  gravitĂ ,   assente  nei  solidi  e  trascurabile  per  i  fluidi  molto  viscosi,  caratterizzato   da  moti  di  circolazione  interni  al  fluido.  

 

  -­â&#x20AC;? Sfruttando  il  raffreddamento  per  evaporazione  (Traspiration  Cooling),   lâ&#x20AC;&#x2122;apparecchiatura  è  in  grado  di  raffreddare  lâ&#x20AC;&#x2122;acqua  a  una  temperatura   minore  del  fluido  raffreddante  (contraddizione  II  principio   termodinamica).  Tale  processo  ha  come  limite  di  temperatura  inferiore  la   temperatura  di  saturazione  adiabatica  dellâ&#x20AC;&#x2122;aria,  cosĂŹ  definita:   Î&#x201D;đ??ť!"# đ?&#x2018;&#x2021;!" = đ?&#x2018;&#x2021; + đ?&#x2018;&#x152; â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x152;!"     đ??ś!,!"# -­â&#x20AC;? Dove  i  vari  termini  indicano:     đ?&#x2018;&#x2021;!" = đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;  đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2019;  đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D;   đ?&#x2018;&#x2021; = đ?&#x2018;&#x2021;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;  đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2122;  đ?&#x2018;&#x201D;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;    đ?&#x2018;&#x152; = đ?&#x2018;&#x2C6;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;ĄĂ   đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018; đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D;      

 

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đ?&#x2018;&#x152;!" = đ?&#x2018;&#x2C6;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;ĄĂ   đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018; đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D;  đ?&#x2018;&#x17D;  đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2019;  đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D;   Î&#x201D;đ??ť!"# = đ??¸đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x17D;  đ?&#x2018;Łđ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2019;  đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17E;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x17D;   -­â&#x20AC;? La  torre  di  raffreddamento  si  dimensiona  attraverso  calcoli  termodinamici   e  di  trasporto  di  materia  e  di  energia,  che  consentono  di  ricavare   unâ&#x20AC;&#x2122;altezza  che  è  dipende  dalla  temperatura  minima  che  si  vuole   raggiungere  ed  un  diametro  che  dipende  dalla  portata  dâ&#x20AC;&#x2122;acqua.     â&#x201E;&#x17D; = â&#x201E;&#x17D;(đ?&#x2018;&#x2021;!"# )   đ?&#x2018;&#x2018; = đ?&#x2018;&#x2018;(đ??š!"#$% ) Svantaggi  torre  raffreddamento   -­â&#x20AC;? Questâ&#x20AC;&#x2122;apparecchiatura  presenta  due  principali  inconvenienti:     Ă&#x2DC;ď&#x192;&#x2DC; Perdita  di  piccole  quantitĂ   dâ&#x20AC;&#x2122;acquaâ&#x2020;&#x2019;  Nelle  torri  di  raffreddamento  i   consumi  energetici  sono  limitati  a  quelli  delle  pompe  di  circolazione   dellâ&#x20AC;&#x2122;acqua  e  dei  ventilatori  dellâ&#x20AC;&#x2122;aria,  ma  il  raffreddamento  è  ottenuto  a   spese  dellâ&#x20AC;&#x2122;evaporazione  dellâ&#x20AC;&#x2122;1-­â&#x20AC;?  2%  dellâ&#x20AC;&#x2122;acqua  totale  in  circolo.  Per   ovviare  a  questo  inconveniente  sâ&#x20AC;&#x2122;introduce  una  corrente  di  â&#x20AC;&#x153;Make  Upâ&#x20AC;?,   atta  anche  a  ripristinare  la  quantitĂ   opportuna  di  fluido  che  deve  essere   depurata  per  evitare  la  messa  in  circolo  di  particelle  nocive,  infatti  si   escludono  ioni  di  calcio  e  iodio.  Tuttavia  nonostante  il  trattamento,  non   è  mai  assicurata  la  totale  rimozione  di  sali  ed  altri  elementi  di  disturbo,   quindi  si  deve  introdurre  anche  una  corrente  di  spurgo  per  evitare  il   formarsi  di  incrostazioni  ed  ostacoli  allâ&#x20AC;&#x2122;interno  del  piping.  Attraverso   un  bilancio  di  materia  si  può  stabilire  la  portata  della  corrente  di   spurgo.  Infatti:   đ?&#x2018;&#x20AC;  đ??ś! = đ?&#x2018;&#x2020;  đ??ś!"#           â&#x2020;&#x2019; đ?&#x2018;&#x2020; = đ?&#x2018;&#x20AC;  (đ??ś!"# đ??ś! ) đ??ś! = đ??śđ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2019;  đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2013;  đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2019;   đ??ś!"# = đ??śđ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x2019;  đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018; đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x17D;  đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013;  đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2013;     đ?&#x2018;&#x20AC; = đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D;  đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2019;  đ?&#x2018;&#x20AC;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2DC;đ?&#x2018;&#x2019;  đ?&#x2018;&#x2C6;đ?&#x2018;?   đ?&#x2018;&#x2020; = đ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D;  đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2019;  đ?&#x2018;&#x2020;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x201D;đ?&#x2018;&#x153;   -­â&#x20AC;? Inoltre  la  corrente  di  Make  Up  deve  integrare  anche  la  piccola  perdita  di   fluido  dovuta  allâ&#x20AC;&#x2122;evaporazione,  quindi  è  costituita  da  due  contributi:   đ?&#x2018;&#x20AC; = đ?&#x2018;&#x2020; + đ??š!"#$%&#'(%)*            

 

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Ă&#x2DC;ď&#x192;&#x2DC; Efficienza  variabile â&#x2020;&#x2019; Essendo a contatto con lâ&#x20AC;&#x2122;ambiente esterno, la torre di raffreddamento ha prestazioni che dipendono dalla temperatura e dallâ&#x20AC;&#x2122;umiditĂ  dellâ&#x20AC;&#x2122;aria atmosferica, quindi la temperatura dellâ&#x20AC;&#x2122;acqua raffreddata può subire lievi variazioni a seconda dei giorni. đ??´đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x17D;  đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D; â&#x2020;&#x2019; đ??ľđ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x17D;  đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x201C;đ?&#x2018;&#x201C;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x17D; đ??´đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x17D;  đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x17D; â&#x2020;&#x2019; đ?&#x2018;&#x2020;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x17D;  đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x201C;đ?&#x2018;&#x201C;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x17D;

Sicurezza ambientale -­â&#x20AC;? Il  problema  della  sicurezza  ambientale  degli  impianti  è  di  fondamentale   importanza,  infatti,  in  qualsiasi  processo  è  sempre  presente  un  corrente   che  interagisce  con  lâ&#x20AC;&#x2122;ambiente  esterno  che  deve  essere  smaltita   correttamente.  Compito  della  sicurezza  ambientale  è  la  protezione  dai   rischi  per  la  salute  di  operatori  e  abitanti,  nei  dintorni  degli  impianti,   dovute  a  emissioni  ordinarie  e  straordinarie.   -­â&#x20AC;? Il  Waste  managment  si  occupa  della  raccolta  ,  trasporto  ,  trattamento  o   smaltimento,  gestione  e  monitoraggio  dei  rifiuti.  Il  termine  si  riferisce  di   solito  ai  materiali  prodotti  da  attivitĂ   umane,  e  il  processo  è  generalmente   impegnato  a  ridurre  il  loro  effetto  sulla  salute  ,  l'  ambiente  o  l'estetica  .  La   gestione  dei  rifiuti  tratta  tutti  i  materiali  in  un'unica  categoria,  siano   essi  solidi  ,  i  liquidi  e  gassosi  o  radioattive  sostanze,  e  ha  cercato  di  ridurre   gli  impatti  nocivi  ambientali  di  ciascuno  attraverso  diversi  metodi.   -­â&#x20AC;? Dunque  questa  disciplina  si  occupa  di  problematiche  di  sicurezza   ambientale,  in  particolare  sâ&#x20AC;&#x2122;interessa  di:   1) Gestione  dei  rifiuti  e  reflui  provenienti  da  processo.   2) Gestione  delle  emissioni  liquide  e  gassose  provenienti  dalle  lavorazioni   e  dalle  correnti  di  servizio.            

 

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Definizioni  rifiuto  e  sottoprodotto     -­‐ Ai  sensi  del  decreto  legislativo  205/2010  si  possono  definire:   Ø RIFIUTO  =  Qualsiasi  sostanza  oppure  oggetto  di  cui  il  detentore  si  disfi   o  abbia  l’intenzione  o  l’obbligo  di  disfarsi.  Quindi  un  rifiuto  rimane  tale,   anche  se  è  ceduto  o  venduto  a  terzi.   Ø CESSAZIONE  DELLA  QUALIFICA  DI  RIFIUTO  =  Un  rifiuto  cessa  di  essere   tale,  quando  è  stato  sottoposto  a  un’operazione  di  recupero,  incluso  il   riciclaggio  e  la  preparazione  per  il  riutilizzo,  e  soddisfi  i  criteri  specifici,   da  adottare  nel  rispetto  delle  normative.   Ø SOTTOPRODOTTO  =  È  un  sottoprodotto  e  non  un  rifiuto  ai  sensi   dell’articolo  183,  comma  1,  lettera  a),  qualsiasi  sostanza  od  oggetto  che   soddisfa  tutte  le  seguenti  condizioni:         a) La  sostanza  o  l’oggetto  è  originato  da  un  processo  di  produzione,  di   cui  costituisce  parte  integrante,  e  il  cui  scopo  primario  non  è  la   produzione  di  tale  sostanza  od  oggetto;       b) È  certo  che  la  sostanza  o  l’oggetto  sarà  utilizzato,  nel  corso  dello   stesso  o  di  un  successivo  processo  di  produzione  o  di  utilizzazione,   da  parte  del  produttore  o  di  terzi;         c) La  sostanza  o  l’oggetto  può  essere  utilizzato    direttamente  senza   alcun  ulteriore  trattamento  diverso  dalla  normale  pratica   industriale;     d) L’ulteriore  utilizzo  è  legale,  ossia  la  sostanza  o  l’oggetto  soddisfa,  per   l’utilizzo  specifico,  tutti  i  requisiti  pertinenti  riguardanti  i  prodotti  e   la  protezione  della  salute  e  dell’ambiente  e  non  porterà  a  impatti   complessivi  negativi  sull’ambiente  o  la  salute  umana.                              

 

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Smaltimento  liquidi     -­â&#x20AC;? In  questo  campo  vigono  rigorose  normative,  atte  a  salvaguardare   lâ&#x20AC;&#x2122;ambiente  e  regolare  le  emissioni  nocive.  La  principale  norma  in  vigore  è   il  â&#x20AC;&#x153;Codice  Ambientaleâ&#x20AC;?  (DL  152/2006).     -­â&#x20AC;? Il  legislatore  prevede,  in  fase  di  realizzazione  di  un  impianto  ex  novo,   procedure  autorizzative  che  valutano  la  compatibilitĂ   delle   predisposizioni  tecniche  con  gli  effetti  ambientali.  Inoltre  lâ&#x20AC;&#x2122;ASL  di   competenza  territoriale,  può  prevedere  una  serie  di  controlli  su   determinati  parametri  che  devono  rispettare  i  valori  limite  di  emissione   stabiliti  dal  legislatore,  che  si  trovano  opportunamente  suddivisi  in  tabelle.   Ă&#x2C6;  previsto  per  ogni  elemento  un  valore  limite  di  emissione  da  camini  e   correnti  gassose,  e  per  lâ&#x20AC;&#x2122;emissione  da  scarichi  in  corpi  idrici  superficiali  o   in  fogna.  La  piĂš  ricorrente  in  questâ&#x20AC;&#x2122;ambito  è  la  tabella  con  i  valori  limite  di   emissione  in  fognatura  collegata  a  depuratore.  Tale  tabella  prevede  51   parametri,  tra  cui  spiccano  il  BOD  e  il  COD,  ognuno  con  il  suo  rispettivo   valore  limite.     -­â&#x20AC;? Lo  strumento  fondamentale  per  gestire  correttamente  i  reflui  e  le   emissioni  è  il  bilancio  di  materia.  Infatti,  conoscendo  la  portata  in  ingresso,   la  concentrazione  in  ingresso  dellâ&#x20AC;&#x2122;inquinante  e  quella  in  uscita  (quella   massima  ammissibile)  è  possibile  dimensionare  la  portata  della  corrente   di  spurgo.  In  sostanza  si  ha:   đ??š  đ??ś!"#!"#$#%& = đ?&#x2018;&#x2020;  đ??ś!""#$$#%#&'     â&#x2020;&#x2019;    đ?&#x2018;&#x2020; = đ??š  (đ??ś!"#$%"&"'( đ??ś!""#$$#%#&' )   -­â&#x20AC;? Un  utile  espediente  per  diminuire  la  portata  della  corrente  di  Make  Up  e   rendere  piĂš  flessibile  il  controllo  tossicologico  delle  varie  correnti  è  quello   di  convogliare  le  varie  correnti  in  un  unico  scarico  in  modo  da  permettere   il  loro  mescolamento  ed  abbassare  il  valore  medio  limite  (Es:  se  una   corrente  rispetta  i  limiti  e  lâ&#x20AC;&#x2122;altra  lĂŹ  eccede  di  poco  la  corrente  miscelata  lĂŹ   rispetterĂ   a  sua  volta).  A  paritĂ   di  tossicitĂ   tra  le  varie  correnti  in  gioco  è   sempre  piĂš  conveniente,  in  termini  economici,  trattare  la  corrente  con   portata  minore.  Allora  sulla  base  delle  considerazioni  fatte  un  impianto  di   processo  deve  anche  prevedere:   Ă&#x2DC;ď&#x192;&#x2DC; Vasche  di  miscelazione   Ă&#x2DC;ď&#x192;&#x2DC; Impianti  di  trattamento   -­â&#x20AC;? Inoltre  un  impianto  di  processo  deve  tenere  conto  anche  dello   smaltimento  di  eventuali  acque  meteoriche  che  entrano  in  contatto  con  gli   scarti  liquidi  del  processo.  Infatti,  si  potrebbe    verificare  che  le  correnti   provenienti  dallâ&#x20AC;&#x2122;impianto  risultino  a  norma  ma  messe  in  contatto  con   acqua  piovana  eccedano  i  limiti  consentiti.   -­â&#x20AC;? In  sostanza  quello  che  impatta  sullâ&#x20AC;&#x2122;ambiente  è  la  somma  di  tutti  i  fattori   dâ&#x20AC;&#x2122;inquinamento.  Per  questo,  prima  della  costruzione  di  qualsiasi  tipo  di   impianti,  è  obbligatorio  una  valutazione  di  impatto  ambientale.      

 

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Biochemical  Oxygen  Demand  (BOD)     -­‐ La  richiesta  biochimica  di  ossigeno,  nota  anche   come  BOD,  acronimo  dell'inglese  Biochemical  Oxygen  Demand,   rappresenta  una  misura  indiretta  del  contenuto  di  materia  organica   biodegradabile  presente  in  un  campione  d'acqua.  Può  essere  usato  per   stimare  le  qualità  generali  dell'acqua  e  il  suo  grado  di  inquinamento  ed  è   un  parametro  usato  nella  gestione  della  qualità  dell'acqua  e   nella  depurazione.  È  spesso  usato  come  parametro  di  misura  per  valutare   l'efficienza  per  gli  impianti  di  trattamento  acque  reflue.  Per  la  sua  misura   sono  disponibili  in  commercio  numerosi  kit  d'analisi  di  semplice  utilizzo.   Chemical  Oxygen  Demand     -­‐ La  domanda  chimica  di  ossigeno  rappresenta  la  quantità  di  ossigeno   necessaria  per  la  completa  ossidazione  dei  composti  organici  ed  inorganici   presenti  in  un  campione  di  acqua.  Rappresenta  quindi  un  indice  che   misura  il  grado  di  inquinamento  dell'acqua  da  parte  di  sostanze  ossidabili,   principalmente  organiche.  La  legge  italiana  consente  lo  scarico  nei  sistemi   fognari  di  acqua  il  cui  COD  non  sia  superiore  a  500  mg/L.  Acque  aventi   valori  superiori  devono  essere  previamente  trattate  in  modo  da   rimuoverne  gli  inquinanti.  Per  lo  scarico  in  acque  superficiali  (fiumi,  ecc.)   il  limite  ammesso  è  pari  a  160  mg/L  (D.Lgs.152/06  -­‐  Allegato  5  alla  parte   terza,  tabella  3).      

 

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Smaltimento  gas   -­‐ Il  codice  ambientale  prevede  delle  precise  norme  anche  per  lo   smaltimento  di  gas,  fumi  e  ceneri  generalmente  provenienti  da  una   centrale  termica  in  seguito  a  processi  di  combustione.  Il  codice  stabilisce   limiti  differenti  per  i  diversi  combustibili  in  virtù  della  purezza  del   combustibile  utilizzato  e  di  considerazioni  di  politiche  energetiche.  Le   tabelle,  infatti,  esprimono  i  loro  valori  in  funzione  di:   1) Tipo  combustibile   2) Ossidi  di  zolfo   3) Ossidi  di  azoto   4) Polveri   5) Metalli  pesanti     -­‐ Tali  valori  dipendono  anche  dalla  potenzialità  della  centrale  termica  in   esame.  Infatti,  alle  centrali  di  grandi  dimensioni  sono  permesse  emissioni   di  un  livello  più  basso  rispetto  a  centrali  di  piccole  dimensioni,  quindi   devono  prevedere  un  sistema  di  filtrazione  più  raffinato.  Generalmente  i   sistemi  di  trattamento  dei  gas  possono  essere  filtri  oppure  sistemi  di   abbattimento  di  ossidi  di  zolfo.    

      Smaltimento  soldi     -­‐ Per  lo  smaltimento  dei  solidi  è  previsto  un  altro  tipo  di  trattamento  perché   sono  soggetti  a  trasporto  e  smaltimento  altrove.  Prima  di  procedere  allo   smaltimento  vero  e  proprio  si  deve  sempre  verificare  se  il  solido  può   essere  riutilizzato  o  riciclato.  Andiamo  a  specificare:      

 

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Ø Riutilizzo=  forma  più  nobile  di  riciclo.  Un  esempio  pratico  è  dato  da  un   industria  produttrice  di  passate  di  pomodoro  che  dopo  aver  venduto  il   suo  output  procede  al  recupero  delle  bottiglie  in  vetro,  le  sterilizza  e   poi  le  riutilizza  per  una  nuova  produzione.   Ø Riciclo=  il  solido  qui  viene  trattato  per  poi  essere  utilizzato  come  nuova   materia  prima.  Considerando  anche  qui  l’industria  produttrice  di   passate  di  pomodoro  si  dice  che  essa  ricicla  i  contenitori  in  vetro  se   fonde  i  contenitori  in  vetro  per  crearne  dei  nuovi.     -­‐ Nel  caso  in  cui  non  fosse  possibile  nessuna  delle  due  precedenti   operazioni  si  deve  procedere  allo  smaltimento.  A  seconda  del  materiale  la   destinazione  può  essere  differente:   A) Discarica  →  luogo  in  cui  è  possibile  depositare  i  rifiuti  in  modo  stabile.   Il  rifiuto  per  essere  stoccato  in  discarica  deve  essere  “inerte”,  ossia  non   deve  possedere  le  seguenti  caratteristiche:     @  Evaporazione  (non  deve  surriscaldarsi  e  disperdersi  nell’ambiente)     @  Lisciviazione  (non  deve  perdere  nulla  a  contatto  con  acqua)     @  Fermentazione  (non  deve  essere  presente  materiale  organico  che   produca  fermentazione)     @  Trasporto  atmosferico  (non  deve  essere  trasportabile  da  agenti   atmosferici)     B) Compostaggio  →  si  sfrutta  che  alcuni  microrganismi  naturali,  posti  a   contatto  con  determinate  sostanze,  le  sgretolano,  dando  luogo  a  carbonio  e   idrogeno,  e  le  rendono  un  rifiuto  stabile.     C) Decomposizione  mirata  →  processo  simile  al  compostaggio  ma  in  cui  si   utilizzano  particolari  microrganismi,  spesso  ingegnerizzati,  che  rendono  il   rifiuto  maggiormente  stabile  a  spesa  di  un  maggior  costo.     D) Combustione  →  processo  in  cui  il  rifiuto  solido  viene  bruciato.  Nonostante   questo  comporti  un  ulteriore  smaltimento,  quello  di  fumi  e  ceneri,  spesso   risulta  conveniente  perché  il  materiale  solido  da  smaltire  può  essere   utilizzato  come  combustibile  per  altre  operazioni,  sottraendolo  così   all’ambiente.            

 

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-­‐ Ognuna  delle  suddette  destinazioni  è  regolata  da  un  iter  ben  preciso  che   monitora  il  rifiuto  dal  momento  in  cui  esce  dall’impianto  fino  al  suo   completo  smaltimento.  Infatti,  il  Codice  Europeo  dei  Rifiuti  (CER)  prevede   venti  macro  categorie,  cui  si  aggiungono  specifiche  sotto  categorie,  per  la   corretta  identificazione  del  rifiuto,  prevede  la  sua  completa  tracciabilità  e   regola  lo  smaltimento  secondo  i  seguenti  passi:   1) Battesimo  del  rifiuto  →  è  specificato  il  tipo  di  rifiuto,  sfruttando  le  venti   categorie.   2) Lettura  delle  schede  e  forme  di  smaltimento   3) Organizzazione  smaltimento   4) Registro  →  il  produttore  è  tenuto  ad  annotare,  su  un  apposito  registro   firmato  dalla  Camera  del  Commercio,  tutte  le  uscite  di  rifiuti   precisando:   >  Codice  CER   >  Massa   >  Data  di  uscita   >  Trasportatore   >  Destinazione   5) Formulario  →  documento  rilasciato  al  trasportatore  nel  quale  sono   specificati  i  dati  presenti  nel  registro.  Tale  formulario  deve  essere   restituito  al  produttore,  e  poi  allegato  al  registro,  con  certificazione   dell’avvenuto  smaltimento  nella  forma  appropriata.  Tale  documento   sorge  per  avere  una  migliore  tracciabilità  del  rifiuto  e  funge  da   supporto  per  eventuali  controlli.     -­‐ A  questo  punto  occorre  verificare  che  il  bilancio  materiale  dell’impianto,   per  quanto  riguarda  gli  scarti,  sia  verificato  rispetto  alle  quantità  di  scarti   conferite  allo  smaltimento  finale.  Una  volta  definito  tale  bilancio,  si  può   completare  lo  schema  di  processo  quantificato  introducendo  anche  le   correnti  di  smaltimento,  mentre  nello  schema  strumentato  (P&ID)   compariranno  anche  i  dispositivi  necessari  allo  smaltimento  e  al   trattamento  dei  rifiuti  (vasche  miscelazione,  serbatoi,  filtri,  miscelatori)   con  la  rispettiva  strumentazione.   -­‐ In  conclusione,  nei  costi  di  gestione  dell’impianto  si  devono  considerare   anche  i  costi  di  smaltimento  dei  rifiuti.  Tali  costi  non  possono  essere   annullati  perché  qualsiasi  processo  porterà  sempre  al  formarsi  di  rifiuti   quindi  si  tende  a  minimizzarli  introducendo  un  riciclo  in  loco  in  modo  da   avere  una  minore  quantità  di  rifiuto  da  smaltire.              

 

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Sicurezza  degli  impianti  di  processo     -­â&#x20AC;? La  sicurezza  negli  impianti  di  processo  è  minacciata  principalmente  da   due  tipologie  di  rischio,  quello  economico  e  quella  salute.     -­â&#x20AC;? In  prima  approssimazione  si  può  dare  una  stima  quantitativa  del  rischio   sfruttando  la  relazione:   đ?&#x2018;&#x2026; = đ?&#x2018;&#x192;! đ??¸    đ??ś đ??¸   Cioè  il  rischio  è  dato  dalla  correlazione  fra  la  probabilitĂ   di  accadimento  di   un  incidente  e  la  grandezza  delle  conseguenze  che  lâ&#x20AC;&#x2122;incidente  può   arrecare.   -­â&#x20AC;? La  valutazione  preventiva  del  rischio  assume  particolare  importanza  in   fase  di  progettazione  poichĂŠ  permette,  tramite  opportuni  accorgimenti,  di   limitare  il  piĂš  possibile  le  conseguenze  di  qualsiasi  tipo  di  fatalitĂ .     Rischio  economico   -­â&#x20AC;? Il  rischio  può  essere  valutato  in  termini  esclusivamente  economici   sfruttando  la  relazione  precedente.  Infatti,  se  si  considera  la  rilevanza   dellâ&#x20AC;&#x2122;evento  come  il  costo  derivante  dallâ&#x20AC;&#x2122;evento  si  ottiene:   đ?&#x2018;&#x2026;$ = đ?&#x2018;&#x192;! đ??¸    đ??ś$ đ??¸     -­â&#x20AC;? Il  rischio  in  termini  economici  è  legato  essenzialmente  a  danni   patrimoniali  come:   Ă&#x2DC;ď&#x192;&#x2DC; Perdita  di  prodotto   Ă&#x2DC;ď&#x192;&#x2DC; Distruzione  apparecchiature   Ă&#x2DC;ď&#x192;&#x2DC; Pagamento  contravvenzioni   -­â&#x20AC;? In  prima  approssimazione  per  minimizzare  il  fattore  di  rischio  si  può:   vď ś Abbassare  la  probabilitĂ   con  cui  si  verifica  lâ&#x20AC;&#x2122;evento   vď ś Inserire  piĂš  apparecchiature  in  parallelo   -­â&#x20AC;? Tuttavia  non  è  sempre  possibile  intervenire  sul  primo  fattore  citato  quindi   la  scelta  ricade  spesso  nellâ&#x20AC;&#x2122;inserire  apparecchiature  in  parallelo  in  modo   che  lâ&#x20AC;&#x2122;eventuale  disfunzione  di  una  di  esse  non  infici  sullâ&#x20AC;&#x2122;intera  quantitĂ   di   prodotto  trattata,  ma  solo  su  una  parte.  Seguendo  questa  linea  di  pensiero   si  propone  ora  il  problema  di  stabilire  il  numero  opportuno  di   apparecchiature  da  inserire,  si  passa  dunque  a  un  problema  di   ottimizzazione.  Infatti,  inserendo  nuove  apparecchiature  aumentano  i   costi  dâ&#x20AC;&#x2122;impianto  ma  diminuisce  il  costo  del  rischio.  Ă&#x2C6;  possibile   determinare  lâ&#x20AC;&#x2122;ottimo  in  funzione  del  costo  dellâ&#x20AC;&#x2122;apparecchiatura  e  del   fattore  di  scala  â&#x20AC;&#x153;đ?&#x203A;źâ&#x20AC;?.            

 

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-­â&#x20AC;? Ricordando  lâ&#x20AC;&#x2122;espressione  del  costo  di  unâ&#x20AC;&#x2122;apparecchiatura  si  può  anche   generalizzarla  in  modo  da  esprimere  il  costo  di  â&#x20AC;&#x153;nâ&#x20AC;?  apparecchiature:   đ?&#x2018;&#x2030;! ! đ??ś! = đ??ś!   đ?&#x2018;&#x2030;! Indicando  con  â&#x20AC;&#x153;kâ&#x20AC;?  la  quantitĂ   in  volume  da  trattare,  â&#x20AC;&#x153;đ?&#x2018;&#x2030;! â&#x20AC;?  può  essere   espresso  anche  come:   đ?&#x2018;&#x2DC; ! đ?&#x2018;&#x2030;! = đ?&#x2018;&#x2DC; đ?&#x2018;&#x203A;     â&#x2020;&#x2019;    đ??ś! = đ??ś!   đ?&#x2018;&#x203A; In  prima  approssimazione  si  può  considerare  un  costo  totale  dato  dalla   somma  di  due  contributi:   đ?&#x2018;&#x2026; đ?&#x2018;&#x2DC; !  đ??ś!"# = + đ?&#x2018;&#x203A;  đ??ś!     đ?&#x2018;&#x203A; đ?&#x2018;&#x203A; Il  primo  addendo  esprime  come  il  rischio  diminuisca  allâ&#x20AC;&#x2122;aumentare  delle   apparecchiature,  mentre  il  secondo  esprime  come  varia  il  costo  di   impianto  per  ogni  apparecchiatura  introdotta,  per  questo  si  aggiunge  â&#x20AC;&#x153;nâ&#x20AC;?   come  moltiplicatore.  Ovviamente  per  essere  confrontabili  i  due  costi   devono  essere  espressi  nelle  stesse  unitĂ   di  misura,  generalmente  si  usa   costo  annuo.  Annullando  la  derivata  prima  si  giunge  allâ&#x20AC;&#x2122;ottimo.   Generalmente  il  costo  totale  varia  molto  quando  sâ&#x20AC;&#x2122;introduce  una  seconda   apparecchiatura,  ma  in  seguito  rimane  pressochĂŠ  costante.  Infatti,  segue   un  andamento  del  tipo:  

  Una  valutazione  di  questo  genere,  approssimata  e  rudimentale,  ha  senso   specialmente  quando  sâ&#x20AC;&#x2122;intende  coprire  il  rischio  economico  con  istituti   assicurativi.                

 

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Rischio  salute   -­â&#x20AC;? Partendo  dallâ&#x20AC;&#x2122;assioma  che  la  vita  umana  non  ha  prezzo  una  stima  come  la   precedente  perde  tutto  il  suo  significato  in  questo  contesto.  Dunque  si  fa   riferimento  ad  un  altro  indice,  il  FAR  (Fatal  Accident  Rate),  che  non   quantifica  il  costo  dellâ&#x20AC;&#x2122;evento,  ma  esprime  il  potenziale  numero  di  vittime   causate  dallâ&#x20AC;&#x2122;evento  nefasto.  Ă&#x2C6;  definito  come:   đ??šđ??´đ?&#x2018;&#x2026; = đ?&#x2018;&#x;  đ?&#x2018;&#x201C;   đ??ˇ đ?&#x2018;   đ?&#x2018;&#x; â&#x2020;&#x2019;  Ă&#x2C6;  un  fattore  di  normalizzazione  che  tiene  conto  del  tempo  cui  si  è   effettivamente  esposti  al  danno.  Infatti  è  dato  dal  rapporto  tra  il  numero  di   ore  di  osservazione  (10! )  e  il  numero  di  ore  annue  di  esposizione   allâ&#x20AC;&#x2122;evento.   đ?&#x2018;&#x201C; â&#x2020;&#x2019;  Ă&#x2C6;  la  frequenza  annuale  dellâ&#x20AC;&#x2122;evento.   đ??ˇ â&#x2020;&#x2019;  Esprime  il  probabile  numero  di  morti  per  lâ&#x20AC;&#x2122;evento.   đ?&#x2018; â&#x2020;&#x2019;  Indica  il  numero  di  persone  esposte  allâ&#x20AC;&#x2122;evento.     -­â&#x20AC;? Il  rischio  non  può  mai  essere  nullo,  tuttavia  si  cerca  di  fare  prevenzione  in     modo  da  smorzare  e  attenuare  il  valore  di  ognuno  dei  quattro  fattori  che   compongono  il  rischio  salute  complessivo.   Considerazioni  sulla  sicurezza   -­â&#x20AC;? I  pilastri  su  cui  si  fonda  la  sicurezza  di  un  impianto  di  processo  sono   costituiti  da  semplici  accorgimenti  che  tuttavia  risultano  di  grande   efficacia  ed  efficienza.  Sono  essenzialmente  tre:   1)  Layout  idoneo   -­â&#x20AC;? Per  layout  di  uno  stabilimento  si  intende  la  disposizione  in  pianta  delle   varie  zone,  lavorazioni  e  apparecchiature  nellâ&#x20AC;&#x2122;ambito  dellâ&#x20AC;&#x2122;impianto.  Ciò  in   generale  dipende  da  varie  considerazioni,  per  cui  lâ&#x20AC;&#x2122;area  fisicamente   occupata  dallâ&#x20AC;&#x2122;impianto  è  suddivisa  in  piĂš  zone  che  hanno  scopi  ed   estensioni  diverse,  come  mostra  la  figura.  

-­â&#x20AC;? Ă&#x2C6;  lapalissiano  che  il  layout  di  un  impianto  è  redatto  secondo  due  principi:   A) FunzionalitĂ    B) Sicurezza      

 

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-­‐ Limitando  l’analisi  ai  soli  aspetti  riguardanti  la  sicurezza  per  la   popolazione,  la  caratteristica  più  importante  della  scelta  del  sito  in  cui   realizzare  l’impianto  è  la  distanza  tra  il  sito  e  aree  residenziali.  Maggiore  è   la  distanza  tra  l’impianto  e  aree  edificate  e  minori  saranno  gli  impatti  su   queste  ultime  in  caso  d’incidente.  I  servizi  centralizzati  dell’impianto,   come  le  caldaie  per  produzione  di  vapore,  la  centrale  elettrica  e  le  stazioni   di  pompaggio  devono  essere  localizzati  al  di  fuori  del  raggio  di  azione  di   eventi  incidentali,  quali  incendi  o  allagamenti,  e,  inoltre,  si  deve  evitare   che  questi  servizi  possano  costituire  fonti  d’innesco  in  caso  di  perdite  di   prodotti  infiammabili.   -­‐ Dal  punto  di  vista  del  layout  dell’impianto,  gli  aspetti  riguardanti  la   sicurezza  riguardano:   { Tenere  separati  i  diversi  tipi  di  rischi;     { Minimizzare  le  tubazioni  vulnerabili;     { Contenere  gli  effetti  degli  incidenti;   { Limitare  il  numero  delle  persone  a  rischio;     { Effettuare  una  manutenzione  efficiente  e  sicura  dell’impianto;   { Progettare  una  sala  controllo  sicura;     { Predisporre  l’occorrente  per  la  gestione  dell’emergenza;     { Garantire  la  sorveglianza  dell’impianto.   2)  Dispositivi  di  sicurezza   -­‐ Molti  dispositivi  di  sicurezza  sono  previsti  per  legge.  Importante  è  che  tali   dispositivi  siano  sempre  efficaci  ed  efficienti  e  ciò  può  essere  assicurato   esclusivamente  da  un’attenta  e  cadenzata  manodopera.  È  responsabilità  di   chi  esercisce  l’impianto  assicurarsi  che  tutti  i  dispositivi  siano   perfettamente  funzionanti  per  questo  negli  impianti  di  medio-­‐grandi   dimensioni  è  prevista  la  presenza  di  una  sala  di  controllo  dove  un  numero   opportuno  di  dipendenti  è  preposto  al  monitoraggio  di  tali  dispositivi.  

     

 

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3)  Informazione  e  indottrinamento   -­‐ L’informazione  e  la  formazione  del  personale  è  fondamentale  in  materia  di   prevenzione  e  protezione.  Deve  essere  resa  in  forma  agevolmente   comprensibile  ed  è  riferita:   \ Ai  rischi  per  la  sicurezza  e  la  salute  connessi  all’attività  dell’impianto  in   generale;     \ Alle  misure  e  alle  attività  di  protezione  e  prevenzione  adottate;   \ Ai  rischi  specifici,  cui  è  esposto  il  lavoratore  in  relazione  all’attività   svolta  e  alle  normative  di  sicurezza  e  alle  disposizioni  aziendali  in   materia;   \ Ai  pericoli  connessi  all’uso  delle  sostanze  e  dei  preparati  pericolosi;  

  Casistica  principali  incidenti   -­‐ Da  un’analisi  storica  degli  incidenti  avvenuti  in  un  impianto  di  processo  si   evince  che  le  principali  cause  di  incidente  sono  essenzialmente  tre:   1)  Recipienti  in  pressione   -­‐ Un  recipiente  in  pressione  è  un  recipiente  progettato  per  contenere  gas  o   liquidi  ad  una  pressione  differente  da  quella  esterna.  Solitamente  il  fluido   contenuto  dal  recipiente  è  ad  una  pressione  più  alta  di  quella  esterna.   Alcuni  esempi  di  recipienti  in  pressione  sono:  polmoni  smorzatori   per  compressori  alternativi,  colonne  di  distillazione  in  raffinerie  e  impianti   petrolchimici.   -­‐ Un  serbatoio  di  liquido  in  pressione  può  dare  luogo  a  collasso  per  difetti  di   costruzione  oppure  perché  sottoposto  a  elevata  pressione.  L’energia   sprigionata  in  questo  caso  è  molto  sensibile  al  volume  riversato.   -­‐ Un  recipiente  di  gas  in  pressione  invece  sprigiona  un’energia  maggiore  in   base  all’alta  comprimibilità  del  gas.     -­‐ Il  principale  rischio  in  questo  caso  è  costituito  dal  proiettarsi  dei   frammenti  costituenti  il  serbatoio  esploso,  per  questo  spesso  il  parco   serbatoi  è  recintato  da  una  rete  metallica.        

 

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-­‐ I  principali  dispositivi  di  salvaguardia  sono:   A) Controllo  pressione   B) Allarmi   C) Valvole  di  sicurezza  →  Una  valvola  di  sicurezza  è  una  valvola  dotata  di   una  molla  (figura  a)  o  di  un  contrappeso  (figura  b)  tarata  in  modo  da   aprirsi  ad  un  valore  prestabilito  di  pressione  interna.  Il  grado  di   apertura  della  valvola  è  proporzionale  alla  pressione  e  la  valvola  può   sfiatare  direttamente  nell’atmosfera  (figura),  oppure  nel  caso  in  cui  si   abbia  a  che  fare  con  un  fluido  nocivo  in  un  condotto  di  raccolta  degli   sfiati.  In  quest’ultimo  caso,  occorre  prestare  attenzione  alla  possibilità   che  nel  condotto  sia  presente  una  contropressione  che  può  ostacolare   la  fuoriuscita  dalla  valvola.  Risultano  efficaci  sopratutto  per  variazioni   di  pressioni  non  repentine.  

  D) Diaframma-­‐Dischi  di  rottura  →  Consistono  in  un  dispositivo  di   sicurezza  che  ha  lo  scopo  di  evitare  che  i  serbatoi  esplodano  oppure  si   danneggino  a  causa  di  un  aumento  della  differenza  di  pressione  tra   l'interno  e  l'esterno  del  recipiente  in  un  tempo  relativamente  breve   dovuto  principalmente  a  un’ebollizione  massiccia  di  fluido  oppure  a   una  reazione  di  combustione.  Rispetto  le  valvole  riescono  a  smaltire   una  portata  superiore,  tuttavia  sono  dispositivi  irreversibili  quindi   dopo  il  loro  utilizzo  deve  essere  prevista  la  rimozione  e  sostituzione   con  nuovo  dispositivo.  In  questo  caso  la  fuoriuscita  di  fluido  è  massiccia   ed  anche  qui  deve  essere  previsto  un  circuito  di  sicurezza.  

     

 

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2)  Combustione  ed  esplosione   -­‐ La  combustione  è  una  reazione  chimica  che  comporta  l'ossidazione  di  un   combustibile  da  parte  di  un  comburente  (che  in  genere  è  rappresentato   dall'ossigeno  presente  nell'aria),  con  sviluppo  di  calore  e  radiazioni   elettromagnetiche,  tra  cui  spesso  anche  radiazioni  luminose.  In  questo   caso  il  danno  si  determina  a  causa  di  flussi  termici  elevati.   -­‐ La  combustione  per  avere  luogo  richiede  di  combustibile,  comburente  e   innesco.  

  -­‐ Il  combustibile  può  essere  di  vario  tipo,  per  esempio:  idrocarburi,   legname,  carbone,  solventi,  oli  alimentari,  scarti  di  processo.  Invece  il   comburente  per  eccellenza  è  l'ossigeno  presente  nell'aria.  Entrambi   devono  essere  in  proporzioni  adeguate  perché  la  combustione  abbia   luogo.     -­‐ Un'esplosione,  invece,  è  un  improvviso  e  violento  rilascio  di  energia   meccanica,  chimica  o  nucleare,  con  produzione  di  gas  ad  altissima   temperatura  e  pressione.  L'espansione  istantanea  di  questi  gas,  ossia  un   brusco  salto  di  pressione,  crea  un'onda  d'urto  nel  mezzo  in  cui  avviene,   solitamente  aria,  che  in  assenza  di  ostacoli  si  espande  in  una  sfera  centrata   nel  punto  dell'esplosione.  Se  incontra  ostacoli,  esercita  su  di  essi  una  forza   tanto  maggiore  quanto  maggiore  è  la  superficie  investita  e  quanto  più  è   vicina  al  centro  dell'esplosione.                    

 

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-­‐ I  principali  dispositivi  di  salvaguardia  sono:   Ù Misuratori  e  avvisatori  di  fughe  di  gas   Ù Vasche  di  raccolta  combustibili   Ù Arrestatori  di  fiamma  →  Sono  dei  dispositivi  utilizzati  per  evitare  il   passaggio  di  una  fiamma  lungo  un  tubo  o  un  condotto.  Il  principio  di   funzionamento  è  di  creare  un  insieme  di  passaggi  angusti,  in  cui  possa   fluire  il  gas  o  il  valore,  ma  non  la  fiamma.  Le  tipologie  principali  di   arrestatori  di  fiamma,  mostrati  in  figura,  prevedono  l’utilizzo  di  lastre   metalliche  perforate,  blocchi  metallici  perforati,  nastri  con  maglie   metalliche  corrugate  avvolti  o  camere  provviste  di  riempimenti  in   materiale  ceramico.  Le  proprietà  di  un  buon  arrestatore  di  fiamma   prevedono  una  superficie  di  passaggio  ampia,  bassa  resistenza  flusso  e   bassa  tendenza  ad  intasarsi  e  bloccarsi.

  3)  Pericoli  dei  serbatoi   -­‐ Il  cedimento  catastrofico  di  un  serbatoio  si  verifica  molto  raramente:  una   delle  cause  incidente  può  essere  quella  di  una  pressurizzazione  del   serbatoio  per  sovrariempimento,  o  riempimento  troppo  rapido,  o  una   depressurizzazione,  in  caso  di  svuotamento  troppo  rapido.   -­‐ La  causa  più  frequente  di  fuoriuscita  di  prodotto  è  la  perdita  da  tubazioni   o  accessori,  soprattutto  attacchi  flangiati  e  valvole.  Altra  causa  può  essere   l’esplosione  del  serbatoio,  dovuta  a  sovrapressione,  innesco  di  una  miscela   infiammabile,  sviluppo  di  gas  per  effetto  di  una  reazione  dovuta  alla   presenza  di  impurezze.     -­‐ Durante  il  funzionamento,  la  causa  più  frequente  di  fuoriuscite  di  prodotto   è  il  sovrariempimento  del  serbatoio,  dovuta  ad  errori  operativi  o  guasti   della  strumentazione.   -­‐ Eventi  accidentali,  come  la  caduta  di  carichi,  impatti  con  attrezzature   pesanti  (gru,  veicoli),  come  pure  frammenti  scagliati  da  un’esplosione  di   recipienti  vicini,  possono  pure  causare  danni  ai  serbatoi.  Altri  eventi   pericolosi  sono  i  terremoti,  le  inondazioni,  le  tempeste  di  vento.            

 

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-­‐ Di  particolare  attenzione  necessita  anche  la  fase  di  svuotamento  di  un   serbatoio  perché  facendo  fuoriuscire  il  fluido  al  suo  interno  potrebbe   subentrare  aria,  generando  così  una  reazione  di  combustione.  Per  ovviare   a  questo  inconveniente  si  è  soliti  riempire  simultaneamente  il  serbatoio  di   gas  inerte  oppure  installare  serbatoi  a  tetto  galleggiante  (scelta  più   onerosa).   -­‐ I  principali  dispositivi  di  salvaguardia  sono:   A) Ventilazione  forzata  adeguata  alle  operazioni  di  manutenzione   B) Valvole  di  non  ritorno  →  La  valvola  di  ritegno  o  di  non  ritorno  è  una   valvola  che  permette  una  sola  direzione  del  flusso.  Questa  valvola  è   formata  da  un  disco  o  una  sfera  o  altro  elemento  vincolato  da  una  guida   e  che  viene  spinto  da  una  molla  contro  la  base  della  valvola,  questa   condizione  si  verifica  quando  non  c'è  una  sufficiente  pressione  per   aprire  la  valvola  o  vi  è  una  pressione  negativa  e  la  valvola  rimane   chiusa,  mentre  con  una  pressione  positiva  sufficiente,  la  valvola  si  apre   e  il  fluido  è  libero  di  passare  ai  lati  del  disco  e  oltrepassarlo.  

  -­‐ I  dispositivi  di  sicurezza  per  il  trasporto  di  polveri  in  sistemi  pneumatici   invece  sono:   C) Messa  a  terra  delle  condotte  →  Operando  in  questo  modo  si  evita  il   formarsi  di  scintille,  ossia  potenziali  inneschi,  all’interno  del  condotto   di  trasporto  pneumatico.   D) Impiego  di  aria  umida   E) Controllo  granulometria  del  materiale   F) Arrestatori  di  fiamma          

 

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Problemi  dei  gas   § Limiti  d’infiammabilità  →  Indicano  le  concentrazioni  limite,  di  solito   volumetriche,  entro  cui  può  avvenire  la  combustione.  Per  il  metano  i   limiti  sono  compresi  tra  il  5%-­‐15%  in  volume.   § Saturazione  in  ambienti  chiusi  →  la  dispersione  di  gas  in  ambienti   diventa  estremamente  pericolosa  soprattutto  in  ambienti  chiusi.  Infatti,   il  gas  può  formare  con  l'aria  miscele  infiammabili  ed  esplosive.  In   questo  caso  è  fondamentale  garantire  un’opportuna  ventilazione   all’ambiente  chiuso,  anche  aprendo  semplicemente  finestre,  e  non   accedere  luci  che  potrebbero  generare  inneschi  involontari.  Inoltre  per   legge  è  previsto  che  siano  installati  rilevatori  di  gas  che  consentano  di   individuarne  la  presenza  anche  al  di  sotto  del  5%  nell’ambiente.  Ultimo   accorgimento,  ma  non  meno  importante,  è  quello  di  far  circolare  le   linee  di  gas  fuori  da  ambienti  chiusi  e  lontano  da  eventuali  combustori.   § Svuotamento  serbatoi  →  Di  particolare  attenzione  necessita  la  fase  di   svuotamento  di  un  serbatoio  perché  facendo  fuoriuscire  il  fluido  al  suo   interno  potrebbe  subentrare  aria,  generando  così  una  reazione  di   combustione.  Per  ovviare  a  questo  inconveniente  si  è  soliti  riempire   simultaneamente  il  serbatoio  di  gas  inerte,  di  una  quantità  almeno  5   volte  maggiore  del  volume  di  gas  da  smaltire,  oppure  installare  serbatoi   a  tetto  galleggiante,  scelta  più  onerosa.   Problemi  dei  liquidi   § Punto  d’infiammabilità  →  Indica  la  minima  temperatura  per  cui  si   mantiene  la  combustione  dei  vapori  emessi  da  un  combustibile.  Il   legislatore  prevede  una  ben  definita  classificazione  dei  combustibili  in   funzione  delle  diverse  temperature  di  infiammabilità.   CLASSIFICAZIONE IN FUNZIONE DELLA TEMPERATURA DI INFIAMMABILITÀ D.M. 31/07/1934 Categoria A: liquidi aventi punto di infiammabilità inferiore a 21°C Possibili combustibili: Benzine, petroli greggi, etere Categoria B: liquidi aventi punto di infiammabilità compreso tra 21°C e 65°C Possibili combustibili: Alcool etilico,alcol metilico, cherosene, acqua ragia Categoria C C1: liquidi aventi punto di infiammabilità compreso tra 65°C e 125°C Possibili combustibili: Gasolio per riscaldamento, oli minerali combustibil

 

C2: liquidi aventi punto di infiammabilità superiore a 125°C Possibili combustibili: Oli lubrificanti

     

 

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§ď&#x201A;§ Temperatura  di  autoaccensione  â&#x2020;&#x2019;  Indica  la  temperatura  alla  quale  il   combustibile  si  accende  senza  lâ&#x20AC;&#x2122;ausilio  di  un  innesco.  In  questo  caso   lâ&#x20AC;&#x2122;eventuale  combustione  risulta  molto  piĂš  pericolosa  perchĂŠ  avviene   contemporaneamente  su  tutto  il  combustibile  presente.  Ă&#x2C6;  lapalissiano   che  la  temperatura  di  autoaccensione  è  maggiore  di  quella  di   infiammabilitĂ .   đ?&#x2018;&#x2021;!"#$%&&'()*$(' > đ?&#x2018;&#x2021;!"#$!  !"#$%   Problemi  dei  solidi   §ď&#x201A;§ Polveri  â&#x2020;&#x2019;  I  solidi  generalmente  non  rappresentano  generalmente  un   pericolo,  tuttavia  lo  diventano  quando  si  presentano  sotto  forma  di   micro  particelle.  In  prima  approssimazione  per  polveri  si  intende   qualsiasi  corpuscolo  avente  un  diametro  â&#x20AC;&#x153;đ?&#x2018;&#x2018; < 100  đ?&#x153;&#x2021;â&#x20AC;?.  Le  polveri   rappresentano  una  potenziale  fonte  di  pericolo  principalmente  perchĂŠ   dispongono  di  una  elevata  superfice  di  contatto  che  permette  un   maggiore  scambio  di  calore  con  lâ&#x20AC;&#x2122;esterno  che  porta  a  rapide   combustioni.  Paradossalmente  un  materiale  in  forma  solida  potrebbe   essere  innocuo  mentre  le  sue  polveri  potrebbero  essere  fonti  di   incendio.  Da  questo  segue  che  impianti  che  trattano  una  grande   quantitĂ   di  polveri,  come  mulini  oppure  zuccherifici,  devono  tenere   sotto  controllo  i  loro  sistemi  di  trasporto.  Infatti,  nei  sistema  di   trasporto  pneumatico  lâ&#x20AC;&#x2122;innesco  potrebbe  scaturire  da  una  semplice   scintilla  formatasi  per  effetto  dellâ&#x20AC;&#x2122;energia  elettrostatica.  Anche  qui  si   possono  definire  parametri  di  sicurezza,  tuttavia  questo  procedimento   risulta  estremamente  difficile  poichĂŠ  le  polveri  sono  materiali  duttili  le   cui  proprietĂ   dipendo  dalla  dimensione  e  dalla  concertazione  del   materiale.   Carico  dâ&#x20AC;&#x2122;incendio   -­â&#x20AC;? Eâ&#x20AC;&#x2122;  il  potenziale  termico  della  totalitĂ   dei  materiali  combustibili  contenuti   in  uno  spazio,  ivi  compresi  i  rivestimenti  dei  muri,  delle  pareti,  dei  soffitti.   Convenzionalmente  è  espresso  in  Kg  di  legno  equivalente.  Si  tratta  dunque   di  un  parametro  medio  che  esprime  il  rischio  per  una  infrastruttura,  non   per  le  persone.  In  base  al  carico  di  incendio  stimato  e  alle  dimensioni   dellâ&#x20AC;&#x2122;infrastruttura  sono  normate  diverse  predisposizioni  da  seguire  in   modo  da  contenere  gli  effetti  di  un  incendio.  I  principali  accorgimenti   riguardano:   Ă&#x2DC;ď&#x192;&#x2DC; Installazione  dispositivi  di  spegnimento  (estintori,  sprinkler,  pompe)   Ă&#x2DC;ď&#x192;&#x2DC; Dimensionamento  vie  di  fuga   Ă&#x2DC;ď&#x192;&#x2DC; Rilevatori  di  calore  e  di  fumo   Ă&#x2DC;ď&#x192;&#x2DC; Porte  taglia  fuoco      

 

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Tecnica  HAZOP   -­‐ La  tecnica  HAZOP,    o    delle  "Parole  Guida",  è    attualmente    la  tecnica  di   identificazione  del  rischio  maggiormente  conosciuta  ed  utilizzata.  Tale   tecnica  è  una  procedura  altamente    strutturata  che    identifica  come  un   processo  possa  deviare  dalle  intenzioni  progettuali,  evidenzia    le   conseguenze  che  potrebbero  derivare  da  tali  deviazioni  ed  infine  valuta  la   necessità  di  interventi  correttivi.  In  uno  studio  HAZOP  si  procede   sistematicamente  attraverso  l’impianto  in  analisi  apparecchiatura  per   apparecchiatura  eseguendo  I  seguenti  passi:   Descrizione  dell’elemento  analizzato  (nodo).   Identificazione  delle  deviazioni  dal  normale  funzionamento  attraverso   l’applicazione  delle  parole  guida  ai  parametri  di  processo.   Determinazione  delle  potenziali  conseguenze  negative  derivanti  dalle   deviazioni  identificate.   Evidenziazione  dei  sistemi  protettivi  esistenti  atti  a  prevenire  le   conseguenze  ipotizzate.   Valutazione  della  necessità  di  ulteriori  sistemi  di  prevenzione  o   protezione  o  della  necessità  di  approfondimento  dei  problemi  sollevati   (raccomandazioni).   Formalizzazione  su  fogli  di  lavoro  delle  raccomandazioni  e  dei  passi   effettuati  per  arrivarci.  

     

 

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