Gas tecnici accumulo: definizione
Va ricordato che, in sede tecnica o commerciale, parlando di “gas tecnici” si sottintende il termine più esatto di “fluidi”, perché diversi gas possono convenientemente essere liquefatti e, se desiderato, rigassificati per l’uso. I liquidi infatti hanno densità maggiori e pressioni minori, con vantaggio per il loro accumulo (e trasporto).
È importante la definizione di fluidi criogenici: sono quelli che a pressione atmosferica bollono a temperature inferiori a -100°C, di largo uso sono l’azoto (LIN bolle a -196°C), l’ossigeno -183°C, argon -186°C, etilene -104°C eccetera. Fluidi non criogenici possono essere liquefatti ma ad una certa pressione e ad una temperatura bassa ma >-100°C: anidride carbonica e protossido d’azoto. Altri fluidi diventano liquidi a temperatura ambiente sotto una pressione relativamente modesta.
Tra i fluidi criogenici vale la pena di citare l’idrogeno e perfino l’elio, che – in grandi quantità – sono liquefatti, conservati e trasportati. Ovvio che i dispositivi di isolamento termico sono estremamente complessi e sofisticati e non sono paragonabili a quelli sommariamente descritti qui di seguito.
I fluidi sono confinati in recipienti a pressione: sono soggetti a norme rigorose, che tendono oggi ad essere unificate a livello europeo e quasi sempre accettate in tutto il mondo. I collaudi, pneumatici e/o idraulici, sono obbligatori, salvo deroghe per casi in cui l’acqua può non essere tollerata.
L’accumulo dei gas è previsto in bombole, bomboloni, in casi specifici in recipienti appositamente costruiti.
L’accumulo dei liquidi è previsto in serbatoi a pressione, se a bassa temperatura con isolamento termico – elemento importante – che possiamo distinguere in:
- Inviluppo in uno strato di materiale isolante come lana di vetro, poliuretano espanso o polistirolo espanso, sughero. Questo tipo di isolamento è poco costoso e si adatta per temperature di pochi gra-di Celsius sotto zero, non al di sotto di -20° ÷ -30°C. Per grandi serbatoi (capacità maggiori di 500 m3) per liquidi criogenici - normalmente metano (GNL), azoto, ossigeno, etilene, propilene e qualche altro, si adotta un isolamento con perlite e lana di vetro di grande spessore: 1 m o anche 1,5 m, tollerabile dato il forte rapporto volume / superficie;
- Isolamento sotto vuoto spinto. Il serbatoio è posto in un involucro stagno e l’intercapedine, di 25÷30 cm, è riempita di perlite e posta sotto vuoto spinto; in questo modo praticamente si elimina anche la trasmissione per convezione. Il coefficiente di trasmissione termica è dell’ordine di 1/10 di un analogo strato di isolante descritto sopra. I recipienti per liquidi criogenici, fino a capacità di 400 000 litri, oggi sono realizzati con questi tipo di isolamento. Per capacità maggiori si usa la tec-nologia descritta qui sopra, per necessità costruttive;
- Super-isolamento. Si adotta soprattutto per piccoli recipienti criogenici, che hanno un basso rapporto volume / superficie. Si ottiene fasciando il recipiente con una cinquantina di strati di un nastro riflettente (alluminio con particolare trattamento) su cui aderisce un nastro di materiale sintetico che non emette vapori neanche a pressioni residue bassissime. Il nastro metallico riflette i raggi infrarossi, che non possono essere del tutto intercettati dell’isolamento a perlite sotto vuoto, sopra descritto. La pressione residua nell’intercapedine è inferiore al milionesimo di atmosfera, e il coefficiente totale di trasmissione termica è dell’ordine di 1/10 di quello dell’isolamento con perlite sotto vuoto descritto qui sopra. In USA la produzione massiccia consente di adottare il super-isolamento anche a serbatoi di maggiori capacità.
Dr. Ing. Enrico de Carli
Ordine degli Ingegneri di Brescia
Studio Tecnico Ing. Enrico de Carli
Per l’accumulo in fase gassosa si deve distinguere:
- se si parte da gas si usano compressori;
- se si parte da liquido si usa una pompa seguita da un vaporizzatore. Questa seconda tecnologia ri-chiede un dispendio di energia inferiore.
Se conviene l’accumulo in fase liquida:
- se si parte già da liquido, si tratta di un travaso che si ottiene o per differenza di pressione o median-te una pompa di travaso;
- se invece si parte da gas si deve valutare la possibilità e la convenienza della liquefazione. Per ogni fluido vi sono tecniche specifiche, che si basano sostanzialmente su cicli di raffreddamento, com-pressione e sottrazione di riscaldamento adiabatico, distillazione frazionata.
Se qualcuno si trova per la prima volta a doversi occupare di accumulo e trasporto di gas è prudente che si rivolga ad un esperto, come ad esempio a un ingegnere oppure a un buon tecnico o anche a un operaio specializzato. In particolare, in grandi industrie come raffinerie, cementerie o perfino presso stazioni di lancio di satelliti, per condurre o almeno insegnare queste operazioni è necessario affidarsi a un ingegnere competente.
