Il lavoro in oggetto fa parte di un insieme di attività finalizzate alla promozione di tecnologie per la fusione di vetri utilizzati nella lavorazione artistica basate sull’impiego dell’energia elettrica. Lo scopo è quello di favorire tecnologie a basso consumo energetico e minimo impatto ambientale in sostituzione alla combustione diretta, con la quale risulta particolarmente problematico l’abbattimento delle sostanze tossiche che si sviluppano durante la fusione del vetro. In particolare questo specifico lavoro ha come scopo lo sviluppo di un modello matematico preliminare del comportamento termico di forni per la fusione del vetro ed il suo impiego per la valutazione dell’effetto della variazione di un insieme di parametri significativi sulla potenza da installare, sulla distribuzione delle temperature, sui consumi energetici del forno. La modellazione matematica ad elementi finiti del comportamento termico del forno elettrico per la fusione del vetro 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 di un forno per la fusione del vetro. 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 d bruciatori) poste a ridosso della parete interna del tetto del forno, sia attraverso una generazione di volume ottenibile con elettrodi immersi nel bagno di vetro e circolazione di corrente elettrica in esso. La modellazione matematica del comportamento termico del forno per la fusione del vetro e la sua implementazione in un programma di calcolo che contenga, nella forma di dati di ingresso, tutti i parametri significativi 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. E’ stato possibile in particolare, attraverso il modello matematico: • valutare e confrontare tra loro configurazioni del forno elettrico diverse da quelle tradizionali, come ad esempio soluzioni con vasche di lavorazione che svolgano anche una funzione di accumulo; • valutare e confrontare tra loro modalità diverse di gestione della produzione del forno, come ad esempio produzione continua o discontinua e le modalità di carico della miscela vetrificabile nella vasca di fusione;

• valutare e confrontare tra loro differenti tipologie di involucro esterno, • valutare e confrontare tra loro le caratteristiche di forni aventi diverse esigenze produttive per quanto riguarda le produzioni giornaliere, i tipi di vetro da produrre, il numero di punti di lavorazione e prelievo dello stesso, la durata dei turni di lavorazione, l’entità dell’accumulo giornaliero di vetro nelle vasche di lavoro. In questo lavoro si sono individuati i parametri più significativi sul funzionamento del forno per la fusione del vetro e su di essi si è sviluppato l’analisi di sensibilità. In particolare sono stati analizzati 12 diversi insiemi di parametri produttivi e per ciascuno di essi sono state calcolate, attraverso l’utilizzo del modello matematico, le caratteristiche generali che deve avere il forno per soddisfare a tali parametri di ingresso All’interno di ciascuno di questi 12 diversi insiemi di parametri produttivi, si è valutata, in particolare, l’influenza sui calcoli di altri parametri, quali: • il tipo di struttura dell’involucro della vasca di fusione; • il tipo di struttura degli involucri delle vasche di lavorazione; • la modalità di carico della vasca di fusione; • lo stato (apertura o chiusura) delle porte di prelievo delle vasche di lavorazione e della porta di caricamento della vasca di fusione; • la tipologia di funzionamento della vasca di fusione (continuo o discontinuo). In base all’analisi di sensibilità condotta si è ritenuto opportuno selezionare, per ciascun insieme di parametri produttivi, 5 diverse configurazioni per il forno elettrico in grado di rispondere a tali parametri. Le 5 configurazioni per il forno elettrico sono state chiamate • configurazione A, • configurazione B, • configurazione C, • configurazione B2, • configurazione C2. In particolare le configurazioni B2 e C2 sono identiche alle configurazioni B e C rispettivamente, a parte la modalità di funzionamento della vasca di fusione che, in questi due casi, prevede l’interruzione della produzione di vetro con il solo mantenimento in temperatura durante il fine settimana. Riassumendo brevemente le descrizioni delle configurazioni riportate in dettaglio nel Rapporto: • forno in configurazione A: �¾ vasca di fusione a livello di isolamento discreto e modalità di carica imperfetta; �¾ vasche di lavorazione a livello di isolamento buono; • forno in configurazione B: �¾ vasca di fusione a livello di isolamento buono e modalità di carica imperfetta

�¾ vasche di lavorazione a livello di isolamento buono; • forno in configurazione C: �¾ vasca di fusione a livello di isolamento ottimo e modalità di carica corretta; �¾ vasche di lavorazione a livello di isolamento ottimo; • forno in configurazione B2: �¾ vasca di fusione a livello di isolamento buono e modalità di carica imperfetta, produzione di vetro interrotta durante il fine settimana; �¾ vasche di lavorazione a livello di isolamento buono; • forno in configurazione C2: �¾ vasca di fusione a livello di isolamento ottimo e modalità di carica corretta, produzione di vetro interrotta durante il fine settimana; �¾ vasche di lavorazione a livello di isolamento ottimo . Per ciascun forno i consumi, le potenze installate e le dimensioni esterne variano considerevolmente fra le 5 configurazioni proposte. In particolare la gestione discontinua della vasca di fusione (configurazioni “B2” e “C2”) permette risparmi energetici che vanno dal 10 al 20 % rispetto alla gestione continua ed evita la necessità di dover accumulare, raffreddare e frantumare il vetro prodotto nel fine settimana; tale gestione potrebbe però scontrarsi con difficoltà tecniche legate al transitorio di avviamento della produzione di ogni inizio settimana