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Il riscaldamento dielettrico nei processi industriali

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Il riscaldamento dielettrico nei processi industriali

In questo rapporto, con riferimento all’ampia letteratura pubblicata a partire dal primo congresso mondiale sui processi a microonde tenutosi a Orlando in Florida nel 1997, si traccia uno stato dell’arte sulle applicazioni del riscaldamento dielettrico a microonde (MO) e a radiofrequenza (RF) nel campo industriale. Una prima parte riassume gli aspetti fondamentali e sottolinea in particolare i vantaggi e le limitazioni di queste tecnologie rispetto a quelle tradizionali (vapore, fumi di combustione, a resistenza, ecc.). Una sia pur limitata attenzione viene rivolta alle apparecchiature ed equipaggiamenti di processo, comprendenti i generatori di onde elettromagnetiche, gli applicatori e i sistemi di controllo. Segue una dettagliata rassegna delle applicazioni nelle quali le tecnologie considerate risultano mature ed affermate oppure ancora in fase di R&D. I settori esaminati sono quello agro-alimentare, ceramico, chimico, petrolchimico, farmaceutico, tessile, dei materiali polimerici, gomme, legno, carta e per i trattamenti dei rifiuti. A partire dagli anni ’80, rispetto alla penetrazione di massa dei forni domestici, le tecnologie di riscaldamento dielettrico per usi industriali sono rimaste al palo. Tra di esse, quelle a RF appaiono più consolidate rispetto a quelle a MO. Globalmente, le installazioni di processo rimangono inferiori alle 10 mila unità, con una potenza elettrica globale impegnata inferiore ai 1000 MW. Le ragioni del limitato successo derivano dalla carenza di risorse per gli investimenti e dalle incertezze legate ad uno sviluppo ancora inadeguato a garantire un esito pienamente favorevole. In particolare, solo per alcune applicazioni gli elevati costi di investimento (fino a 4-5 mila $/kW installato) sono compensabili in breve tempo dagli aumenti di qualità e produttività oltre che dal risparmio energetico. Incidono inoltre pesantemente le necessità di ingegnerizzare ogni apparecchiatura per gli specifici impieghi ed esigenze dell’utilizzatore. D’altra parte, la ridotta penetrazione del mercato non rende possibili le economie di scala ottenibili per i sistemi prodotti in serie. L’uscita da questa situazione di impasse richiede ulteriori miglioramenti delle soluzioni tecnologiche e delle infrastrutture di mercato. I primi concernono la capacità dei fornitori di offrire a costi più contenuti apparecchiature con maggior efficienza e controllo, pienamente integrate nelle linee di processo e sostenute da un’adeguata assistenza tecnica. L’aIlargamento del mercato richiede invece dimostrazioni inequivocabili dei reali vantaggi tecnico-economici di queste tecnologie ed una più ampia pubblicizzazione della loro rispondenza alle necessità degli utenti. Lo stato dell’arte delle tecnologie di riscaldamento dielettrico registra in generale il maggiore successo per quelle applicazioni (asciugatura, essiccamento, giunzione adesiva, rigenerazione termica, cottura, ecc.) talvolta comuni ai vari settori industriali, dove i costi addizionali di investimento sono più rapidamente compensati dai miglioramenti in termini di qualità del prodotto, di produttività legati in particolar modo all’abbattimento dei tempi di transitorio e degli scarti, e di riduzione dei costi di esercizio per la selettività del riscaldamento. I vantaggi e gli interessi più significativi riguardano i processi con queste speciali richieste, relativi a prodotti con elevato valore aggiunto ed ottenibili su scala non eccessivamente larga anche per le caratteristiche di potenza relativamente limitate delle apparecchiature disponibili. Il settori industriali che in questi ultimi decenni hanno richiamato più intense attività di R&D particolarmente per le tecnologie a MO, sono quelli agro-alimentare, ceramico e chimico. Nel primo, significativi appaiono gli interessi per i trattamenti di rinvenimento, sterilizzazione, essiccamento di carni, frutta e vegetali e di riscaldamento dei cibi precotti. Nel settore ceramico, notevoli aspettative concernono da un lato la produzione di polveri e rivestimenti, la sinterizzazione e le saldature di materiali ceramici speciali. (allumine, zirconie, carburi, nitruri, ecc.) per componenti pregiati. Dall’altro lato, prospettive ancor più significative per l’ampiezza del mercato si aprono per i trattamenti di cottura dei ceramici tradizionali (laterizi, maioliche, ecc.) per piastrelle, sanitari,

stoviglieria, refrattari ecc., da affiancare a quelli di essiccamento dei manufatti verdi, già in parte affermati. Le applicazione nel settore agro-alimentrare e ceramico sono quelle che si segnalano primariamente nella prospettiva della programmazione di future di attività sperimentali in un laboratorio opportunamente attrezzato, al fine di promuovere, in collaborazione con gli utenti ed altri enti interessati, la penetrazione nazionale della tecnologia di riscaldamento a MO. Una certa attenzione potrà essere rivolta anche alle attività R&D nel settore chimico, l’ultimo affacciatosi in questo campo. In particolare, meritano considerazione i processi di sintesi in assenza di solventi, caratterizzati da significativi risparmi di agenti chimici e dai benefici ambientali e delle condizioni di lavoro legati alle significative riduzione dei reflui e delle emissioni. Gli studi in corso prevedono l’applicazione di questo nuovo tipo di approccio nei settori farmaceutico e della chimica fine, come pure per la distruzione di reflui e per la rigenerazione di matrici solide (carboni attivi, catalizzatori, ecc.). Link al documento di riferimento:Link A0-019623.

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