Collaborazione TAMA-Unitn:

studio e sviluppo del ciclone

per verniciatura

Ing. Erik Chini (TAMA S.p.A.)

Ing. Enrico Benini (DICAM)

Uso e funzionamento

Vano raccolta polvere riciclabile

Uscita

Ingresso

Uso:

•Recupero di polvere di verniciatura non

utilizzant in cabina

•La porvere recuperata può essere

nuovamente utilizzata per verniciare

Funzionamento:

•L’ingresso dell’aria in posizione tangenziale

mette in rotazione il flusso nella parte

cilindrica e poi conica

•La forza centrifuga spinge le particelle più

pesanti sulla superficie interna del ciclone e

quindi nel vano di raccolta polvere

•L’aria con meno polvere sale fino alla bocca

di uscita

Obiettivi

Caratterizzazione

ciclone V-Aren 140

Sviluppo modelli

di calcolo

Validazione

modelli di calcolo

Ottimizzazione

prestazioni

Caratterizzazione

ciclone

ottimizzato

Confronto con

prestazioni previste

Aumento

percentuale di

polvere raccolta e

riutilizzata dal ciclone

Diminuzione perdite

di carico introdotte

dal ciclone

Modelli di calcolo e

previsione

Obiettivi dei modelli di calcolo:

-Previsione del rendimento di raccolta polvere

-Previsioni delle perdite di carico

Ricerca bibliografica

Modelli implementati per il rendimento:

-Modello di Muschelknautz;

-Modello di Dietz;

-Modello di Ioza e Leith

Modelli implementati per le perdite di carico:

- Modello di Muschelknautz;

-Modello di Shepperd;

-Modello di Chen e Shi

Implementazione del modello di calcolo

- Sviluppato in Excel con Visual Basic for Application

Misure sperimentali

Procedimento di misura:

1)Accensione impianto;

2)Misura e correzione della portata di aria

3)Misura delle perdite di carico;

4)Avvio delle pistole di erogazione;

5)Arresto dell’erogazione della polvere al tempo

stabilito e misurazione della massa di polvere

recuperata.

Misure Out

Misure In

Misure sperimentali

Sintesi risultati:

ProvaRendimento

[-]

Portata d’aria

[m3/h]

Portata solida

[g/min]

Portata solida

[g/m3]

∆∆∆∆P

[Pa]

9 94,3 14997 244 0,97 1458

10 94,8 15485 87 0,34 1412

11 95,1 15481 244 0,95 1422

12 94,1 15477 205 0,79 1532

13 93,4 14333 88 0,37 1318

Validazione dei modelli numerici

Ottimizzazione della geometria

Le prestazioni del ciclone sono state ottimizzate utilizzando

i modelli di calcolo validati con i dati sperimentali

Nuova geometria ciclone

Sito di misurazioneImmissione polvere con pistoleImmissione polvere con dosatore

Portata di polvere estrema = 0.5 LEL

UNI EN 12981:2009Portata di polvere durante il normale funzionamento

Risultati sperimentaliCiclone ottimizzato

Confronto prestazioni

CICLONE BASE CICLONE MIGLIORATO

RENDIMENTO

medio [%]

DP

[mmH2O]

RENDIMENTO

medio [%]

DP

[mmH2O]

94,5 146 95,9 130

Misure effettuate con RAL 9010 iniettato con 2 pistole

MIGLIORAMENTO

RENDIMENTO medio

[%]

DP

[mmH2O]

+1,4 -16

Confronto con dati simulati

DATI DI OUTPUT DEL SOFTWARE

Rendimento [%] 96,2

Caduta di pressione [mmH2O] 140

DATI MISURATI

Rendimento [%] 95,9

Caduta di pressione [mmH2O] 130

CONFRONTO con dati SIMULATI

RENDIMENTO medio

[%]

DP

[mmH2O]

+0,3 -10

Riduzione costi gestione

Incremento rendimento del 1,4 %

Risparmio da recupero polvere: 2700 €/anno

Diminuzione di ∆P pari a 16 mmH2O

Risparmio energetico: 150 €/anno

Risparmio complessivo: 2850 €/anno

Parametri di calcolo:

•1440 ore all’anno di esercizio dell’impianto, equivalenti a 6 ore per 20 giorni al mese per 12 mesi

•0,15 €/kWh di costo per l’energia elettrica

•500 g/min di polvere processata dal ciclone

•4,5 €/kg costo della polvere

Effetti immediati per l’azienda

• Caratterizzazione e miglioramento del ciclone separatore più richiesto

• Consolidamento know-how aziendale su fluidodinamica ciclone

• Consolidamento delle procedure di studio e miglioramento dei prodotti

• Strumento di simulazione validato con prove in scala 1:1

• Sviluppo di nuovi cicloni con prestazioni speciali richiesta del cliente

• Ottimizzazione delle prestazioni di nuovi prodotti standard anche in altri

settori

• Ulteriore indagine delle caratteristiche fluidodinamiche di dettagli

costruttivi (chiocciola, cono di scarico, ecc.)

Ing. Erik Chini (TAMA S.p.A.)

Ing. Enrico Benini (DICAM)

Grazie per l’attenzione