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05/03/2013
In tempi di caro-energia, l’alternativa dei “gas poveri”

Da Sacmi Forni e Università di Modena-Reggio uno studio sulle potenzialità della simulazione CFD

Trovare una valida alternativa al metano per far funzionare i forni. Un dossier sul tavolo di molti ricercatori, stimolato anche dalle imprese produttrici di ceramica, specialmente nei Paesi emergenti che stanno fronteggiando gravi problemi di approvvigionamento energetico. Così, per rispondere a questa richiesta del mercato, i costruttori di forni si stanno ingegnando per trovare soluzioni competitive dal punto di vista energetico senza intaccare la qualità e l’efficienza e del processo produttivo. Tra questi Sacmi Forni che, insieme al dipartimento di Ingegneria meccanica e civile dell’Università di Modena e Reggio Emilia, ha condotto e pubblicato uno studio sui “bruciatori alimentati con gas poveri per il processo di cottura in ambito ceramico”.

Gas poveri, ossia gas dotati di scarso potere calorifico a causa dell’elevata presenza di diluenti inerti (un esempio, i gas da biomasse o da gassificazione di carbone). Come renderli competitivi con il “nobile” gas metano? “La grande varietà di composizione chimica di questi gas – si legge nella ricerca – richiede che i bruciatori siano studiati e adattati caso per caso”. Ma soprattutto, l’utilizzo di questi gas richiede uno studio attento e preliminare delle curve di cottura e della distribuzione di calore ottimale all’interno del forno affinché, pur in presenza di un combustibile con potere calorifico minore, il prodotto ceramico possa superare con successo la delicata fase di cottura.

Una risposta – spiegano i ricercatori – viene dalla “matematica”, ossia dall’analisi CFD (Computational Fluid Dynamics, ovvero tecniche di simulazione fluidodinamica numerica) come plausibile e conveniente alternativa ai lunghi ed onerosi test sul campo, tradizionalmente utilizzati per la messa a punto di modelli di bruciatori adatti all’applicazione. Risultato dello studio – che considera diverse variabili, dai differenti tipi di combustibili a diverse configurazioni e potenza nominale dei bruciatori – è la messa a punto di modelli “3 D” predittivi, punto di partenza per la progettazione dei primi prototipi e, quindi, di applicazioni industriali su vasta scala.

Tra le conclusioni più rilevanti, la scoperta che la geometria dei bruciatori usualmente in commercio non permette la combustione di tutto il gas presente all’interno del bruciatore, in percentuali variabili tra il 6 e il 32%. Insomma, attraverso semplici ed economici accorgimenti – frutto però della tutt’altro che semplice analisi fluidodinamica preliminare, da qui il valore dello studio – è possibile agire sulla configurazione geometrica del bruciatore, e in modo particolare della camera di combustione, per minimizzare la percentuale di gas incombusti, che in base alle prove eseguite può ridursi fino al 63%.

Prossimo “step” dello studio? La sperimentazione su un forno reale per la validazione dei dati ricavati dalla simulazione CFD, con Sacmi che ambisce ancora una volta a porsi come “pioniere” dell’innovazione di processo e di prodotto, giocando d’anticipo sui mutati scenari globali che vedono nella variabile energetica un fattore sempre più importante, quando non decisivo, per la competitività dell’industria ceramica.

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