A.1.3 ATTIVITA' SPERIMENTALE SU SCALA INDUSTRIALE, RE-INGEGNERIZZAZIONE E OTTIMIZZAZIONE DEL PILOTA INDUSTRIALE

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1 A.1.3 ATTIVITA' SPERIMENTALE SU SCALA INDUSTRIALE, RE-INGEGNERIZZAZIONE E OTTIMIZZAZIONE DEL PILOTA INDUSTRIALE D1.3.1 PROGETTO DEFINITIVO DEL PILOTA INDUSTRIALE MESE 20 SISTEMA FILTRANTE DI POLVERINO DI RASATURA PILOTA INDUSTRIALE Rev. 0 / Ottobre 2017 Page 1 of 41

2 Indice generale 1. DESCRIZIONE DEL PROTOTIPO PROGETTO ELETTROMECCANICO FLOW SHEET IMPIANTO PILOTA INDUSTRIALE - DEFINITIVO SCHEMA ELETTRICO IMPIANTO PILOTA INDUSTRIALE - DEFINITIVO SPECIFICHE SISTEMA FILTRANTE DI POLVERINO DI RASATURA PILOTA INDUSTRIALE DATI DI INGRESSO E PARAMETRI DI PROGETTO MACCHINE & STRUMENTI PILOTA INDUSTRIALE - DEFINITIVO SCHEMA PROGRAMMAZIONE PLC - DEFINITIVO...16

3 1. DESCRIZIONE DEL PROTOTIPO Il progetto SE.PO.RA. ha previsto la progettazione, realizzazione, collaudo e installazione di un prototipo industriale per la filtrazione del polverino di rasatura. Di seguito sono riportati i seguenti: flow sheet e P&ID definitivi dell'impianto di filtrazione disegni in 3D definitivi del pilota industriale di filtrazione schemi elettrici e lay-out elettrico definitivo del pilota industriale di filtrazione criteri progettuali per dimensionamento dell'impianto Da prove condotte su scala da laboratorio e dopo i primi test effettuati su scala industriale sono stati raccolti i parametri caratterizzanti il processo di filtrazione necessari per la progettazione definitiva del pilota industriale. In particolare è stato evidenziato che la migliore tecnologia risulta essere quella di filtrazione su cartone poichè oltre a garantire una efficienza migliore in termini di rimozione del polverino è anche quella che meglio si adatta alla necessità di ampia flessibilità operativa e necessità di una pulizia del mezzo filtrante. In tal senso il cartone che viene adottato per la filtrazione non ha bisogno di pulizia poichè: 1. è utilizzato 4-5 volte di seguito se il processo di riconcia e tintura non comporta cambi di colore e la pelle prodotta dal bottale appartiene allo stesso lotto di produzione 2. è velocemente e facilmente sostituibile se è necessario impiegare il bottale per produrre lotti diversi caratterizzati da colori e caratteristiche diverse. ITALPROGETTI ha quindi provveduto a progettare e realizzare un sistema filtrante composto da un filtropressa brillantatore a cartoni capace di garantire i criteri qualitativi richiesti in termini sia di efficienza di rimozione del polverino che di facilità di utilizzo e soprattutto adattabilità all'impiantistica sui bottali oggi presente in conceria. Il sistema filtrante è stato dotato in prima battuta di una serie di soluzioni impiantistiche che ne permettono un'ampia flessibilità operativa: misura e controllo della portata di filtrazione per testare il processo a varie velocità di filtrazione; misura e controllo della pressione di filtrazione per valutare l'eventuale intasamento del mezzo filtrante e procedere alla sua sostituzione; possibilità di dosaggio in continuo di opportuni prodotti chimici per evitare l'impermeabilizzazione del cartone/tele (agenti coadiuvanti di filtrazione); pompa di alimentazione dotata di inverter per garantire flussi operativi molto ampi; Page 3 of 41

4 serbatoio di alimentazione miscelato per evitare il deposito di eventuali sedimenti Durante le prove su scala industriale sono emerse criticità non tanto per quanto riguarda l'efficacia della rimozione del polverino ma è stato osservato che la temperatura dei bagni filtrati poteva risultare inferiore di 2-5 C rispetto alla temperatura dei bagni all'interno del bottale. Tale aspetto non era stato inizialmente valutato poichè i test su scala di laboratorio erano stati condotti in batch e soprattutto l'attenzione era stata concentrata solo sull'aspetto di rimozione del polverino e sull'efficacia di pulizia del supporto filtrante. Fin dai primi test su scala industriale condotti presso la conceria SIFUR, è però emersa la necessità di evitare il raffreddamento dei bagni di riconcia-tintura durante il processo di filtrazione del polverino in modo da non compromettere aspetti quali la penetrazione dei coloranti all'interno della pelle, le cinetiche di reazione e le rese tintorie, in parole povere la qualità del prodotto finito. A seguito di vari test effettuati sul pilota industriale, nella sua versione definitiva, si è inoltre deciso di adottare un sistema di filtro brillantatore a cartone (quindi non la classica versione con piastre e tele) poiché si è verificato che la classica configurazione con piastre a tele necessitava di coadiuvanti di filtrazione per evitare lo sporcamento del supporto filtrante. Nella versione definitiva quindi sono state introdotte le seguenti modifiche: controllo di temperatura nel serbatoio di accumulo e alimento del filtropressa brillantatore inserimento di un gruppo di stoccaggio e riscaldamento dei bagni filtrati, completo di controllo di temperatura, e pompa di rilancio al bottale eliminazione di un gruppo di dosaggio (non più necessario nella versione del filtro brillantatore a cartoni)

5 2. PROGETTO ELETTROMECCANICO Il prototipo si basa sull'idea di filtrare i bagni estraendoli dal bottale per mezzo di oppurtune canale poste sui bottali che possono raccogliere e permettere il convogliamento dei bagni di processo verso il prototipo, qui filtrare il bagno e, una volta eliminato il polverino, ripomparlo nel bottale attraverso l'asse cavo su cui esso ruota. Asse cavo di rotazione Canala racolta bagni Tale configurazione, riportata nella Figura 1 Schema filtrante del polverino di rasatura, offre i seguenti vantaggi in conceria da un punto di vista logistico e tecnologico: utilizzare in maniera intelligente l'impiantistica già esistente nella pressochè totalità dei bottali oggi presenti in conceria senza dover apportare modifiche; utilizzare il sistema filtrante per più bottali, con la sola accortezza di operare i processi di riconcia e tintura sfalsati nel tempo di almeno 1 ora (cosa che generalmente è soddisfatta poiché questo è il tempo necessario per il carico delle pelli nel bottale); installare il sistema filtrante prototipo anche lontano dall'area umida della conceria (dove sono installati i bottali), così da non dover essere di intralcio con le normali operazioni di movimentazione prodotti chimici, carico e scarico pelli. Page 5 of 41

6 2.1. FLOW SHEET IMPIANTO PILOTA INDUSTRIALE - DEFINITIVO Figura 1- Schema definitivo per sistema filtrante di polverino di rasatura

7 2.2. SCHEMA ELETTRICO IMPIANTO PILOTA INDUSTRIALE - DEFINITIVO Figura 2- Schema sistema filtrante di polverino di rasatura

8 2.3. SPECIFICHE SISTEMA FILTRANTE DI POLVERINO DI RASATURA PILOTA INDUSTRIALE Figura 1 Foto generale del Filtro Pilota Industriale Figura 2 Foto particolare del Filtro Pilota Indutriale

9 11 Figura 3 - Vista 3D del Filtro Pilota Industriale Figura 4 - Vista 3D del Filtro Pilota Industriale 1 Serbatoio di accumulo 5 Serbatoio di accumulo e rilancio 9 Tubazione aspirazione 2 Pompe di alimentazione filtropressa 6 Pompa di rilancio 10 Tubazione di mandata 3 Misuratore di Portata 7 Filtropressa 11 Presa Campione Ingresso Bagno 4 Gruppi di dosaggio prodotto chimico 1 8 Pannello di controllo 12 Presa Campione Uscita Filtrato

10 Figura 5 Disegno costruttivo serbatoio riscaldato di accumulo e rilancio Page 10 of 41

11 Figura 6 - Vista 3D e immagini durante la lavorazione del serbatoio riscaldato di accumulo e rilancio Page 11 of 41

12 DATI DI INGRESSO E PARAMETRI DI PROGETTO Nelle seguenti tabelle sono riportati i principali parametri di progetto del sistema prototipale di filtrazione del polverino di rasatura. Tabella 1 - Dimensionamento Filtropressa brillantatore N DESCRIZIONE NOTE VALORE UNITÀ 1 Dimensioni bottale Diametro x altezza 2 Volume geometrico bottale 14 m3 3 Riempimento 50 % 4 Volume acqua + pelli 5 Rapporto bagno-pelli 1:1 6 Volume bagno 3,5 m3 7 Concentrazione TSS nel bagno 8 Efficienza rimozione 9 Concentrazione TSS da rimuovere 3600 mg/l 10 Solidi da rimuovere dal bottale 12,6 kg 11 % secco 12 Densità pannello 1,05 kg/l 13 Volume pannello ~110 litri 14 Velocità filtrazione 3000 l/(h m2) 15 Tempo di filtrazione 16 N. ricircoli min Superficie minima filtro 7 m2 3x2 m 7 m mg/l 90 % 10 % 30 min Il filtropressa a cartoni 500x500 con 30 piastre installato garantisce un volume di pannello di 117 litri e una superficie filtrante di 10,4 m2, quindi perfettamente sufficiente per l'utilizzo richiesto.

13 Tabella 2 - Dimensionamento Pompa di alimentazione N DESCRIZIONE NOTE 1 Portata di alimentazione (3,5 x 3)/0,5 2 Prevalenza pompa max. 3 Potenza motore 3 Tipologia pompa VALORE UNITÀ 5250 l/h 6 bar 2,2 kw elicoidale Tabella 3 - Dimensionamento Pompa di ricircolo al bottale N DESCRIZIONE NOTE 1 Portata di alimentazione (3,5 x 3)/0,5 2 Prevalenza pompa max. 3 Potenza motore 3 Tipologia pompa VALORE UNITÀ 5250 l/h 6 bar 2,2 kw elicoidale Page 13 of 41

14 MACCHINE & STRUMENTI PILOTA INDUSTRIALE - DEFINITIVO Con riferimento allo schema d'impianto di Figura 1, si riportano in Tabella 4 le caratteristiche delle macchine e degli strumenti che compongono il prototipo industriale di sistema filtrante. Tabella 4 - Macchine & strumenti N RIF. P&I 1 DESCRIZIONE CARATTERISTICHE Q.TÀ Macchine 2 D171 SERBATOIO ACCUMULO E BAGNI DA FILTRARE Volume: Materiale: 3 P172 MIXER VERTICALE Diametro pale: 250 mm Altezza albero: 900 mm Motore: 0,55kW 4P Nr.di giri: 145 rpm Materiale: AISI G173 POMPA MONO PER ALIMENTAZIONE FILTROPRESSA Tipo: Portata: Frequenza motore: Prevalenza: Motore: monovite l/h Hz 6 bar 2,2kW 4P sotto inverter corpo pompa GG25 statore NBR rotore Acciaio Inox 1 500x500mm 30 25mm 117 litri 10,4 m2 2,2kW 4P 1 Materiali: 500 Lt. HDPE/PP 1 5 FP174 FILTROPRESSA DI BRILLANTATURA A CARTONI Dimensioni piastre: Numero piastre: Camera: Volume: Superficie filtrante: Motore: 6 D610 MIXER VERTICALE Diametro pale: 265 mm Altezza albero: 900 mm Motore: 0,25kW 4P Nr.di giri: 145 rpm Materiale: AISI D611 GRUPPO DOSAGGIO Volume: Materiale: 500 Lt. HDPE 1 8 G612 POMPA DOSATRICE Tipo: Portata max: Prevalenza: Motore: Materiali: A PISTONE 95 l/h 7 bar 0,25KW 400 V Testa: AISI316 Pistone: Ceramica 1 9 D181 SERBATOIO ACCUMULO E RILANCIO BAGNI FILTRATI Volume: 1000 Lt. Materiale: HDPE/PP Completo di serpentina per riscaldamento 1 Page 14 of 41

15 10 G184 POMPA MONO PER Tipo: RILANCIO BAGNI FILTRATI Portata: Frequenza motore: Prevalenza: Motore: Materiali: 11 monovite l/h Hz 6 bar 2,2kW 4P sotto inverter corpo pompa GG25 statore NBR rotore Acciaio Inox Strumenti 12 LIC170 MISURATORE DI LIVELLO Tipo: Laser 13 TIC 170 MISURATORE DI TEMPERATURA Tipo: Pt SIC171 INVERTER 15 FIC172 MISURATORE DI PORTATA Tipo: magnetico induttivo Output: 4-20 ma Range di misura: 0-20 mc/hr 16 PIC173 TRASDUTTORE DI PRESSIONE Output: 4-20 ma Range di misura: 0 25 bar 17 ZC174 FINECORSA PISTONE Tipo: a prossimità 18 PC175 PRESSOSTATO Range di misura: bar 19 ZC176 CATENA DI SICUREZZA Tipo: a contatto 20 LC611 SWITCH DI LIVELLO Tipo: a bacchette 21 LIC181 MISURATORE DI LIVELLO Tipo: Laser 22 TIC 181 MISURATORE DI TEMPERATURA Tipo: Pt SIC182 INVERTER 24 Quadro elettrico 25 PLC 26 Touch screen 1

16 3. SCHEMA PROGRAMMAZIONE PLC - DEFINITIVO Page 16 of 41

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