Il trasporto dei prodotti all interno del molino: metodologie a confronto

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1 Il trasporto dei prodotti all interno del molino: metodologie a confronto The transport of products inside the mill: a comparison among different methods Carico silo con trasportatori a catena 30 s e t t e m b r e

2 english summary An overview of methods for product transportation inside a milling plant. Basic concepts to help millers make a targeted and appropriate choice that will meet their specific needs. The aim is not to provide answers on the convenience of a method instead of another - convenience can be assessed only by analyzing factors that are specific to each situation - but rather to explain some technical issues that should be taken into account when choosing how to properly move products inside a factory. There are two main categories of transport methods inside a milling plant: mechanical transport and pneumatic transport. The most important factors to consider when choosing a transport method are: costs and ease of installation, maintenance and operation costs, as well as resulting dangers like infestations, contaminations and explosions. The initial cost of the different options is the least important parameter; a quotation from suppliers is all you need. Maintenance costs depend both on the transport system and on the material to be moved: no system is very expensive, except when abrasives are involved. In such case, a belt conveyor system would be the most convenient choice, since there will not be any friction between transport material and product. Operation costs depend mainly on energy consumption, which is essentially related to frictions. Moreover, there is a consumption related to the potential energy that may be supplied to the product and to the means of transport; such consumption will depend on the distance to be covered. As to the risk of explosion, it is quite obvious that, where the product is stocked - as in the elevator base - the risk is higher. On the contrary, such risk is very low if pneumatic transport works by aspiration. Guida tecnica per una scelta appropriata A technical guide to make the right choice di Paolo Panzavolta Presentiamo una panoramica sulle modalità di trasporto dei prodotti in un impianto molitorio per indirizzare i mugnai verso una scelta mirata e opportuna per soddisfare le loro specifiche esigenze. L obiettivo non è dare risposte sulla convenienza di un sistema piuttosto che un altro - questa è data da fattori che vanno analizzati caso per caso - ma chiarire alcuni aspetti tecnici da prendere in considerazione per trasportare adeguatamente i prodotti all interno del molino. Tipologie di trasporto Le tipologie di trasporto dei prodotti in un impianto molitorio possono essere suddivise in due grandi categorie: trasporti meccanici e trasporti pneumatici. I primi sono i trasportatori a nastro, a catena, a coclea, a vibrazione, e gli elevatori a coclea e a tazza. I secondi consistono, invece, in varie tipologie di trasporti pneumatici in aspirazione e in pressione, con il prodotto più o meno diluito nell aria di trasporto. Altra categoria potrebbe essere quella dei trasporti fluidizzati, ma è poco usata nei nostri 31

3 «Il costo di manutenzione dipende dal sistema di trasporto e dal materiale da trasportare» impianti: si utilizza aria per creare un cuscinetto sotto il prodotto che, quindi, scorre via per gravità. I principali parametri da considerare nella scelta della corretta tipologia sono: costo e facilità d installazione, costo di manutenzione e di utilizzo, pericoli generati, come infestazione, contaminazione ed esplosione. Quest ultimo argomento è quello che mi sta più a cuore - vista la mia specializzazione - ed è anche quello meno considerato dai mugnai, quindi su cui maggiormente si fa confusione. Per parlare nel dettaglio di ogni singola tipologia di trasporto servirebbe un intero volume, perciò mi limito solo a brevi accenni. Costi iniziali Il costo iniziale delle differenti opzioni è il parametro meno importante da studiare, poiché basterà richiedere un preventivo alle aziende fornitrici per averlo. Esso, in linea di massima, esattamente come la facilità d installazione, dipenderà dal layout dell impianto: per un trasporto rettilineo (orizzontale o verticale che sia) sarà più agevole ed economico usare un trasportatore meccanico, mentre in spazi angusti, dove si deve deviare spesso il percorso, sarà più agevole (e probabilmente più economico) installare un trasporto pneumatico. Come indicazione di massima sarà generalmente più conveniente utilizzare trasporti meccanici quando si ha a che fare con grosse portate orarie. Costi di manutenzione Il costo di manutenzione dipende sia dal sistema di trasporto che dal materiale da trasportare; nessun sistema ha costi elevati, tranne nel caso si trasporti materiale abrasivo. In questo caso, il trasporto a nastro è il più conveniente perché non crea attriti fra il materiale di trasporto e il prodotto. Per tale motivo è anche il sistema che ha minori consumi energetici: circa la metà di un trasportatore a catena, che già consuma meno Trasporto pneumatico in un molino 32

4 Carico e scarico navi con trasportatori a nastro e a catena di una coclea, e decisamente meno di un trasporto pneumatico. Ma è anche il sistema più complesso da utilizzare poiché è generalmente aperto, quindi fonte di polverosità in ambiente; serve essenzialmente per il trasporto del grano, per compiere lunghi percorsi in ambiente aperto o per trasportare prodotti delicati (ma non è il caso dei molini). Costi di utilizzo Il costo di utilizzo è dato essenzialmente dal consumo di energia e questo è legato principalmente agli attriti generati. Inoltre, vi è un consumo legato all eventuale energia potenziale fornita al prodotto (se è sollevato per passare da un altezza ad un altra o se acquista velocità) e all eventuale mezzo di trasporto; questo consumo senza ulteriori trasporti utilizzando una tubazione di caduta. Anni fa ricordo di aver visto un sistema di bagnatura grano in cui l energia di caduta del grano stesso serviva a movimentare un sistema di tazzine per il sollevamento dell acqua: è un utilizzo, seppur piccolo, di questa energia potenziale. Per assurdo, se mettessimo una turbina poco sotto l entrata di un silo potremmo recuperare parte di questa energia. Considerando gli attriti, come già detto, i trasportatori a nastro e gli elevatori hanno, per lo più, solo gli attriti propri della macchina dovuti alla rotazione dei vari cuscinetti: questo è vero soprattutto per le normali lunghezze per cui vengono utilizzati. Un po più energivoro è il trasportatore a catena in quanto la sua richiesarà più o meno importante a seconda del percorso scelto. Per intenderci, volendo trasportare verticalmente un prodotto dal piano terra all ultimo piano di un edificio utilizzando un elevatore a tazze, la potenza richiesta servirà quasi interamente per elevare il prodotto in quanto gli attriti nella macchina sono piuttosto bassi, così come l energia spesa per accelerare il prodotto alla stessa velocità della tazza di sollevamento. L energia potenziale fornita con il sollevamento servirà solo per far tornare il prodotto al piano terra «Il costo di utilizzo è dato dal consumo di energia» 35

5 «Un trasporto in aspirazione consuma di più di uno in pressione» sta d energia è data essenzialmente dall attrito del materiale trasportato sul fondo e sui lati della cassa del trasportatore stesso, mentre l attrito della catena sui supporti si fa sentire principalmente quando il trasportatore gira a vuoto. Per la coclea, oltre a questo attrito si ha anche quello del materiale sulla spira della coclea stessa; infatti, mentre la catena e il prodotto viaggiano alla stessa velocità, nella coclea la massa del prodotto si muove circa alla stessa velocità dell avanzamento della spira che, però, ha anche una rotazione che il prodotto non segue. Sempre molto a spanne - cosa che un ingegnere non dovrebbe mai fare - questo secondo attrito raddoppia la potenza richiesta; in realtà, essa è sempre in funzione di diversi fattori, fra cui la velocità di avanzamento e le superfici d attrito. Coclee di smistamento Coclea e trasporto pneumatico Anche la conformazione del trasportatore ha la sua importanza: più la superficie di contatto tra il trasportatore e il materiale aumenta, più aumenterà la potenza richiesta per il trasporto. Il trasporto pneumatico è quello che genera maggiori consumi. Qui non solo si hanno velocità elevate e maggiori perdite per attrito ma, oltre a trasportare il prodotto, si deve trasportare anche l aria. Per meglio comprendere il concetto si può prendere ad esempio un elevatore a tazze: l energia spesa per sollevare il cinghione e le tazze nel tratto in salita è resa nel tratto di ritorno, dove essi, con il loro peso, lo trascinano verso il basso. Nel trasporto pneumatico, invece, l energia spesa per portare l aria fino in 37

6 Trasportatore a catena negativi per un basso consumo. Più la pressione è elevata più, in teoria, il consumo cala; infatti, più l aria è compressa più la diluizione del prodotto può essere ridotta, così come la velocità di trasporto. Ovviamente, una pressione più elevata comporterà altre problematiche: il maggior costo del mezzo per produrre aria compressa (un compressore costa proporzionalmente più di un ventilatore) e il maggior riscaldamento dell aria. Bisogna poi considerare il rendimento con cui si produce la compressione dell aria e le eventuali perdite dovute all utilizzo di aria più compressa (ad esempio, attraverso i punti di carico). Per cui, per una scelta oculata, bisogna mettersi a tavolino a fare bene i conti. Non sarà sufficiente basarsi solo sui principi generali espressi in questo articolo. fondo al trasporto va completamente persa, sia per il suo attrito sulle pareti della tubazione, che con lo scarico dell aria in ambiente. Quindi, il trasporto pneumatico consumerà tanto di più quanta più aria trasporta insieme al prodotto. E i consumi saranno più elevati quanto maggiore sarà la velocità di trasporto, esattamente come un automobile aumenta i consumi con l incremento della velocità. Per questi motivi, se i parametri sono ben calcolati, un trasporto in aspirazione consumerà di più di un trasporto in pressione. Infatti, un trasporto in aspirazione usa un aria meno densa (come se fossimo in alta quota) di un trasporto in pressione: il vuoto non è in grado di sostenere il prodotto e, quindi, di trasportarlo, mentre, per assurdo, un gas così compresso da liquefarlo lo trasporterà anche a velocità bassissime. Per questo motivo in un condotto in depressione il prodotto deve essere maggiormente diluito e avere una velocità maggiore, fattori entrambi La scelta della potenze da installare Molte volte mi è stato chiesto perché un predefinito sistema di trasporto, proposto da due fornitori diversi, Elevatori e coclee 39

7 Esempio di trasporto pneumatico in un molino avesse potenze installate anche molto differenti. Nella maggior parte dei casi la ragione è legata a metodi di calcolo diversi: la differenza non è dovuta a consumi diversi della macchina (che sono invece simili), ma a formule più o meno precise utilizzate dai diversi fornitori per fare i calcoli dei dimensionamenti. A parità di metodo di trasporto la differenza di potenza richiesta può solo essere minima fra un fornitore e un altro, quello che può variare è la precisione e l attendibilità delle formule e dei coefficienti usati. Ciò vale sia per i trasporti meccanici che per quelli pneumatici. Purtroppo, nel nostro campo molti fornitori procedono ancora con vecchie tabelle, magari maggiorando pure i dati ricavati per maggior sicurezza o, al contrario, riducendoli per risparmiare. Non è detto che metodi più sofisticati, che si servono di appositi software, siano poi più precisi: la precisione parte, infatti, solo da basi scientifiche serie e da dati ricavati dall esperienza, cioè formule ricavate su basi scientifiche che utilizzino coefficienti ricavati da prove in campo. Ad esempio, un grano bagnato sarà più colloso di un grano secco e avrà quindi un coefficiente d attrito maggiore, cosa che non sempre si considera. Per semplificare ancora di più si pensi a confrontare il trasporto pneumatico di una piuma rispetto a una pallina di piombo di uguale peso: per la piuma servirà una velocità minore dell aria rispetto alla pallina di piombo. Rischi di trasporto Per quanto riguarda i rischi generati dai vari sistemi di trasporto, lascio ad altri il compito di indicare i pericoli di infestazione o contaminazione. È comunque intuitivo che dove vi sia accumulo di prodotto, come nel piede di un elevatore, i rischi aumentino, mentre sono minimi se il trasporto pneumatico avviene in aspirazione. Per quanto concerne invece i pericoli di esplosione, qualsiasi sistema ben progettato può essere considerato sicuro nel nostro settore; come spesso spiego, le più frequenti fonti d innesco con i cereali e i suoi derivati sono il calore e l energia elettrostatica. Trasporti meccanici vari 43

8 «Se ben progettato, montato e monitorato, qualsiasi sistema di trasporto è di per sé sicuro» Piede elevatore Le fonti di calore possono essere generate da attriti indesiderati dovuti a malfunzionamenti o insiti nell impianto. È opportuno ricordare che una fonte di calore che può far arrivare una superficie a poco più di 100 C, in certe condizioni può essere causa di un incendio o di un esplosione, e che l energia elettrostatica si sviluppa con piccoli movimenti relativi e si accumula fino a che non trova il modo di scaricarsi. Nel nostro settore non sono invece causa d innesco, tranne che in specifici casi, le singole scintille meccaniche pericolose invece in altre situazioni, come quando si ha a che fare con i gas o materiali più facilmente infiammabili. Se ben progettato, montato e monitorato, qualsiasi sistema di trasporto è di per sé sicuro; bisognerà, però, esser certi che qualsiasi parte conduttiva del trasporto sia in equipotenzialità e messa a terra, che non vi siano grosse superfici non conduttive (formule matematiche indicano le dimensioni massime delle stesse) e che non si generi calore dove possa esserci un accumulo di prodotto. Semplici regole che valgono per tutto l impianto ma che non sempre sono ben realizzate: anche un ingolfamento in cui si generino attriti, col conseguente riscaldamento dei materiali, può essere causa d innesco. Paolo Panzavolta 45