EOLIOS ha tracciato un quadro delle condizioni termiche dello stabilimento, ottimizzato i sistemi HVAC e progettato sistemi di captazione specifici — a partire da un gemello digitale completo della linea di produzione.
EOLIOS ha progettato i sistemi HVAC di uno stabilimento di produzione di guanti. Lo studio ha permesso di tracciare un quadro delle condizioni termiche del sito, di ottimizzare gli impianti di trattamento climatico e di sviluppare sistemi di captazione specifici, direttamente integrati nelle linee di produzione.
La sfida di un progetto simile è padroneggiare i fenomeni termo-aeraulici specifici indotti dalle diverse fasi di fabbricazione ad alta temperatura. Gli studi CFD hanno permesso di visualizzare questi fenomeni a seconda delle stagioni per ottimizzare i sistemi di trattamento climatico, sulla base di un gemello digitale completo della linea di produzione.
Uno stabilimento di produzione di guanti in lattice si compone di più fasi. Il lattice viene dapprima miscelato con additivi per creare la miscela di base. Questa miscela viene poi riscaldata e trasformata in un materiale plastico estensibile, collocato in uno stampo dove una pressa idraulica forma il guanto.
Una volta formato il guanto, viene leggermente raffreddato, poi estratto dallo stampo e lavato. Dopo il lavaggio, può ricevere una spolveratura per ammorbidirlo e facilitarne la presa. Una volta asciugato, il guanto è pronto per essere imballato e spedito.
La produzione di guanti in lattice ha un impatto diretto sulla temperatura dello stabilimento, a causa dei processi di riscaldamento e raffreddamento coinvolti. Durante il riscaldamento, la miscela di lattice è portata a temperature elevate per renderla malleabile; gli stampi e la pressa idraulica sono anch'essi riscaldati per formare meglio il guanto. Durante il raffreddamento, il guanto viene riportato a temperature più basse per indurirlo e renderlo più resistente. Il calore rilasciato da queste fasi può aumentare sensibilmente la temperatura nello stabilimento.
Pertanto, le zone in cui la miscela di lattice è riscaldata e in cui gli stampi e le presse idrauliche sono riscaldati sono più calde delle altre. Al contrario, le zone di lavaggio e asciugatura del guanto sono generalmente più fresche, poiché non esposte agli stessi processi di riscaldamento e raffreddamento.
La simulazione CFD (Computational Fluid Dynamics) permette di risolvere i problemi di temperatura eterogenea in uno stabilimento di produzione di guanti in lattice. Simula i flussi e i movimenti di fluido all'interno dello stabilimento e permette agli ingegneri di comprendere meglio come i diversi fattori influenzano la temperatura.
La simulazione CFD ha così aiutato gli ingegneri a determinare le migliori posizioni per gli impianti, a ottimizzare i flussi d'aria e a individuare le fonti di calore che possono influenzare la temperatura.
L'intera linea di produzione è stata modellata in CFD. Forni, vasche di acido, sistemi di impianti e quadri elettrici di potenza sono integrati con precisione nello studio. La finezza di risoluzione CFD permette di ottenere una distribuzione di temperatura complessa, molto vicina alle condizioni reali. I fenomeni di induzione degli ugelli di immissione, nonché gli effetti dei pennacchi termici dei forni, sono stati catturati con grande precisione.
I primi studi hanno permesso di comprendere i principali fenomeni termici propri dello stabilimento e del suo sistema di produzione. Questa comprensione e la sua restituzione semplificata ai team di progettazione hanno permesso di coinvolgere l'intera catena di progettazione (ingegnere HVAC e ingegnere Sistemi) nella ricerca di una soluzione. L'uso del modello 3D fin dalla fase di studio ha permesso di progettare sistemi di captazione del calore su misura, direttamente integrati nelle linee di produzione.
Il modello 3D dedicato alla diffusione d'aria è stato oggetto di un processo iterativo che ha permesso di ottimizzare successivamente la diffusione, completato nel corso degli ultimi sviluppi del progetto nell'ambito della progettazione HVAC. La comprensione globale dei fenomeni termici ha inoltre permesso di affinare il dimensionamento degli scambiatori d'aria per la creazione di sistemi di recupero termico da parte del cliente.
In parallelo, lo studio si è interessato alle vasche di immersione in acido cloridrico utilizzate per la pulizia dei prodotti. Questa parte della catena si caratterizza per la diffusione nell'aria di inquinanti che occorre captare efficacemente. La valutazione della concentrazione di particelle è stata condotta non solo in prossimità della zona di emissione — per verificare il corretto funzionamento dei sistemi di captazione — ma anche nell'insieme dello stabilimento, tenendo conto della particolarità della linea e dell'impatto di ogni sistema.
Lo studio della diffusione degli inquinanti consiste nello studiare le diverse fonti di inquinamento generate dal processo: uso di prodotti chimici, impianti energivori, scarichi liquidi e gassosi, emissioni di particelle e di rumore. Un'analisi dettagliata delle fonti e delle conseguenze permette di determinare le misure di riduzione e di controllo, di individuare le possibili fonti di contaminazione e di evitarle. L'analisi ha infine messo in evidenza opportunità di miglioramento delle prestazioni ambientali nonché della salute e della sicurezza degli operatori.
Il gemello digitale della linea di produzione ha permesso di ottenere informazioni precise e un'analisi efficace dei flussi termici nell'ambiente. I risultati sono stati utilizzati per ottimizzare il posizionamento degli impianti e il dimensionamento dei sistemi HVAC, per raggiungere un funzionamento ottimale nei limiti imposti dalle norme di sicurezza.
Know-how: verifica del fumo, qualità dell'aria e gestione delle polveri in industria
Un gemello digitale è uno strumento potente per migliorare le prestazioni dei processi industriali: permette di simulare, testare e analizzare i sistemi e i loro componenti in un ambiente virtuale per ottenere ottimizzazioni concrete. Alla fine, i nostri ingegneri hanno apportato una comprensione completa e approfondita dei fenomeni termo-aeraulici in fase di progettazione. L'ottimizzazione dei sistemi e lo sviluppo di dispositivi di misura hanno permesso guadagni di temperatura dell'aria dell'ordine di 15 °C a iso-portata (ossia senza costi di installazione aggiuntivi). Sistemi di captazione degli inquinanti e di recupero di energia su misura sono stati progettati e dimensionati.
La principale considerazione degli studi termo-aeraulici è assicurarsi che il flusso d'aria e la temperatura siano adatti al funzionamento ottimale dello stabilimento. Un'analisi approfondita dell'ambiente di produzione è stata condotta per determinare i fattori che influenzano la qualità dell'aria e la temperatura a seconda delle stagioni. Sono state adottate misure per controllare il livello di inquinanti e ridurne l'impatto. I risultati hanno mostrato che la qualità dell'aria e la temperatura erano sufficienti per una produzione ottimale, e che le misure di controllo degli inquinanti erano efficaci — sono state formulate raccomandazioni per mantenere questo livello di qualità riducendo al contempo il costo dei sistemi di trattamento climatico.
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