Il presente lavoro fa parte delle attività previste nell’ambito del sottoprogetto di “Ricerca di Sistema” denominato DEMOELEC finalizzate allo studio ed alla dimostrazione della efficacia delle tecnologie elettriche per il risparmio energetico, la competitività delle imprese e la mitigazione dell’impatto ambientale delle lavorazioni industriali. In particolare questo specifico lavoro ha come scopo lo sviluppo di un modello matematico preliminare del comportamento termico di forni elettrici per la fusione di miscele vetrificabili contenenti rifiuti pericolosi che consenta di valutare l’effetto della variazione di un insieme di parametri significativi sulla potenza da installare, sulla distribuzione delle temperature, sui consumi energetici del forno e quindi di fornire un supporto affidabile alla progettazione del sistema. La modellazione matematica ad elementi finiti del comportamento termico del forno elettrico per la fusione di miscele vetrificabili è stata ottenuta descrivendo il forno con un elevato numero di elementi termici e con le relative temperature. Le temperature di tutti gli elementi termici appaiono come incognite nelle equazioni di conservazione dell’energia per unità di tempo degli elementi del forno, questo insieme di equazioni costituisce un sistema non lineare di equazioni differenziali nella variabile tempo non risolubile in modo analitico per il quale sono state implementate in un programma di calcolo le opportune soluzioni numeriche. Il programma contiene come dati di ingresso tutte i parametri fisici, geometrici, strutturali necessari per descrivere il comportamento termico, sia in regime stazionario che in regime dinamico, di un forno per la fusione di miscele vetrificabili contenenti rifiuti da inertizzare. Nella modellazione matematica del forno si è ipotizzato di poter fornire potenza termica al vetro all’interno del forno sia attraverso delle superfici irraggianti (che possono essere rappresentative sia di resistenze elettriche che di fiamme di bruciatori) poste a ridosso della parete interna del tetto del forno, sia attraverso una generazione di volume ottenibile con elettrodi immersi nel bagno di miscela e circolazione di corrente elettrica in esso. Allo stato attuale dello sviluppo il modello consente già di descrivere il comportamento termico di forni a irraggiamento, sia del tipo a resistenza elettrica di volta, sia, con modesti adattamenti, del tipo con bruciatori a combustibile. Per verificare l’applicabilità del modello matematico e l’attendibilità dei risultati che fornisce è’ stato sviluppato uno strumento di lavoro costituito da un programma di calcolo in linguaggio VBA (Visual Basic for Applications in ambiente EXCEL 97) nel quale è stata implementata la modellizzazione matematica, descritta in questo lavoro, del comportamento termico di un forno per la fusione di miscele vetrificabili contenenti rifiuti da inertizzare. Il programma di calcolo ha tra i suoi dati di ingresso tutti i parametri significativi del sistema e costituisce un utile strumento per stimare i valori delle temperature

e dei flussi termici in tutti gli elementi costituenti il forno ed un supporto importante ai fini dell’ottimizzazione della progettazione. L’attività verrà completata con lo sviluppo di una modellizzazione matematica dedicata al calcolo della distribuzione spaziale del potenziale elettrico, della densità di corrente elettrica e della densità di potenza termica all’interno del bagno di una miscela avente proprietà elettromagnetiche e termiche note, quando essa sia riscaldata con elettrodi di geometria piana e cilindrica.