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Gas tecnici: accumulo

del 31/03/2011
CHE COS'È?

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


COME SI FA

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.

CHI

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.


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