Appunti di Progettazione e gestione degli impianti nell'impresa alimentare

MOVIMENTAZIONE DI MATERIALI SCIOLTI O SFUSI

Caratterizzazione materiale

1. Peso specifico apparente: ossia il peso specifico comprendente eventuali vuoti
2. La pezzatura: cioè le dimensioni medie del materiale.
3. L'angolo di riposo (o di scarpata): l'angolo formato naturalmente con il piano orizzontale da un cumulo di materiale.
4. L'angolo di attrito: l'angolo che l'orizzontale forma con il piano dal quale il prodotto comincia a scivolare.
5. Concetto di fluidificabilità: alcune sostanze pur avendo alto angolo di attrito in opportune condizioni in movimento acquistano un angolo di attrito basso.
6. La fragilità o friabilità: determinata valutando la granulometria prima e dopo il passaggio in un impianto pilota.
7. La temperatura: spesso è quella ambiente. A volte durante il trasporto si prevede un raffreddamento.
8. La corrosività: correlata spesso al valore di pH (Molto corrosivo se pH minore di 5).

L'abrasività: viene definita in base alla scala di Mohs (durezza) e si ha: materiale non abrasivo se il valore è tra 1 e 3; molto abrasivo se il valore è maggiore di 5.

L'elettrificabilità: possibilità di prendere carica elettrica.

L'umidità: è un parametro importante per valutare l'eventuale aderenza a pareti.

Nota: di queste caratteristiche peso specifico, pezzatura, angolo di riposo, fragilità ed umidità condizionano la scelta del sistema di trasporto; la temperatura, la corrosività, l'abrasività e l'elettrificabilità determinano il materiale da usarsi nelle zone di contatto.

Materiale in colli o unitarizzati: si intendono i materiali che presentano una loro individualità e che mantengono anche durante il trasporto (pezzi di dimensioni elevate). Anche i materiali sfusi possono diventare materiali in colli o unitarizzati tramite casse, barili, sacchi, contenitori.

generici che diventano unità per il trasporto. Unità di riferimento: Pallet

In questa maniera si ha minor dispersione di prodotto ottimizzando i trasporti e la gestione dei mezzi. Vengono impiegati:

• Carrelli trasportatori
• Gru
• Trasportatori meccanici

Modalità di trasporto materiali sfusi

Le modalità di trasporto possono essere:

1. Pneumatici
2. Idraulici
3. Meccanici

Trasporto pneumatico

Si utilizzano fluidi che tengono in sospensione le particelle riducendo gli attriti. Fluido più utilizzato: aria.

Metodo per fluidificazione (lavora con il concetto di attrito): Consiste nell'esaltare le proprietà delle particelle molto fini di essere estremamente mobili. Si utilizzano canali porosi collocati sopra ad una condotta sottostante in cui circola aria a pressione modesta (max 500 mm. C.A.). Il canale è leggermente inclinato per far scorrere le polveri.

I materiali solidi si muovono direttamente nell'aria che scorre in condotte cilindriche.

L'avvertenza principale deve essere quella di prevedere curve al largo raggio.

L'aria viene immessa da una macchina operatrice (ventilatore o compressore) che può funzionare in aspirazione o compressione (o in modo combinato) a seconda delle esigenze tecnologiche.

Il calcolo delle grandezze necessarie porta a dover valutare (una volta noto il prodotto e la velocità di spostamento):

1. La velocità di sostegno della particella intesa come velocità di equilibrio tra la velocità dell'aria e quella della particella;
2. La velocità dell'aria;
3. La portata di aria;
4. Le perdite di carico dell'aria;
5. Le perdite di carico del prodotto.

I calcoli sono molto complessi e in molti passaggi si fa riferimento a valori empirici/sperimentali.

B. Trasporto idraulico

Si utilizza come mezzo di trasporto l'acqua.

I canali possono essere aperti o chiusi (condotte).

Nei canali aperti si trasportano prodotti con peso specifico inferiore.

all'acqua (galleggiamento). Nelle condotte si movimentano prodotti investiti dall'acqua. Servono quantità notevoli di acqua (portata acqua rispetto alla portata di prodotto). Solitamente vengono sfruttate delle pendenze opportune (1% nei rettilinei, 2% nelle curve).

Utilizzo: quando devo lavare il prodotto o allontanare residui fino alle vasche di sedimentazione.

Trasporto meccanico

Tubi e scivoli > si dimensionano inclinazione e sezione. L'inclinazione deve essere maggiore dell'angolo di attrito esterno senza però superare certi limiti onde evitare velocità di caduta troppo elevate che possono deteriorare il materiale. Per cereali: 30° per garantire una velocità pari a 1 - 2 m/s. Si utilizza la seguente formula:

Trasportatori a nastro

Sono formati da due rulli (tamburi), di cui uno motore e l'altro condotto, e da un nastro di natura diversa (tele di cotone, polimeri, acciaio, etc.). Sono necessari anche rulli di sostegno.

vettore vede il materiale trasportato come un oggetto fermo (statico): la pendenza massima deve essere minore rispetto all'angolo di attrito tra il materiale ed il nastro in quanto deve tener conto delle vibrazioni presenti sul sistema. Se servono inclinazioni particolari devo prevedere nastri con bordi opportuni

Calcolo della portata Q

Calcolo della Potenza P

Dove la forza F deve tener conto: della forza necessaria permettere in moto il nastro a vuoto, lo sforzo dovuto agli attriti per il peso del materiale, lo sforzo per il sollevamento del materiale.

Coclee

Sono sistemi formati da due componenti: una parte fissa semicircolare, una parte mobile costituita da un albero con applicata un'elica metallica. Il carico avviene ad una estremità e lo scarico da quella opposta. Il materiale viene spinto dalla spirale e si muove con attriti sulle pareti mobili e fisse: moto non uniforme e soggetto a rimescolamenti. Sono utilizzate per lunghezze limitate, sono suddivise in più

tratti a seconda dello scopo dell'operazione; ci sono punti per l'alubrificazione. Usate spesso anche come dosatori.

Calcolo della portata Q = S x γ x p xn x φ S sezione γ densità prodotto P passo coclean numero di girigrado di riempimento, solitamente minore di 0,5ϕ

Attenzione alla scelta più idonea in funzione dellatipologia di materiale e processo tecnologico 60

Diverse esecuzioni dei trasportatori a coclea: la parte fissa 61

IMPIANTI FRIGORIFERI

L'obiettivo dell'impianto di refrigerazione

L'obiettivo degli impianti di refrigerazione è quello di rimuovere il calore da un prodotto che è a bassa temperatura per arrivare ad un ambiente (ambiente) a temperatura più elevata.

Questo è possibile solo introducendo energia!

Unità di misura: kJ > 1 kcal = 1 frigoria = 1 Caloria (grande caloria). 1 BTU = 0,252 kcal 1 Ton = 3024 kcal

Il ciclo di Carnot Il ciclo di Carnot invertito

I fluidi frigonigeni 62

Passiamo dal

La compressione è un processo che aumenta la pressione e la temperatura di un fluido. Viene espressa attraverso il rapporto di compressione ρ = ρD / ρC, dove ρD è la densità del fluido dopo la compressione e ρC è la densità del fluido prima della compressione.

Il lavoro di compressione L è definito come la differenza tra l'entalpia del fluido dopo la compressione HC e l'entalpia del fluido prima della compressione HC. Viene espresso in kcal/kg di refrigerante.

Il lavoro di compressione L * ṁ, dove ṁ è la portata del refrigerante in kg/s, rappresenta la potenza del compressore in kcal/s.

Il compressore indicato per un intervallo di potenza frigorifera fino a 600 kW è l'alternativo. Per un intervallo di potenza frigorifera da 400 a 4500 kW, il compressore indicato è a vite. Per un intervallo di potenza frigorifera da 500 a 35000 kW, il compressore indicato è centrifugo.

I compressori volumetrici sono macchine complesse che operano in continuo movimento. Hanno valvole con apertura e chiusura veloce, il che può causare rumore.

Il compressore centrifugo ha una girante dove il fluido entra e la sua velocità viene alterata, modificando l'energia cinetica del fluido in uscita. Non ha valvole, quindi non crea rumore.

Il compressore a vite è composto da due rotori che ruotano in senso opposto. I filetti dei rotori riducono il volume durante la rotazione.