Manuale d uso Stable Emulsion

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1 Manuale d uso Stable Emulsion

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3 by Stable Emulsion è la nuova emulsione stabile prodotta dall azienda A. Forini di Bastia Umbra (Pg) su licenza di Emulsion Power, proprietaria della tecnologia e dei relativi brevetti. Tra le caratteristiche più performanti che questo prodotto presenta, prima tra tutte la particolare stabilità: non si forma acqua libera ed il livello di sedimento, anche dopo 8 mesi, è ridotto grazie all innovativa tecnologia adottata ed al particolare additivo utilizzato. Il processo consente inoltre di eliminare totalmente i problemi che le vecchie emulsioni mostravano nello stoccaggio dei serbatoi (alghe, mucillaggine, etc), neutralizzando anche il problema generato dalla presenza di biodiesel nel gasolio. Il comportamento a freddo viene assicurato in particolare d inverno dall ulteriore aggiunta di glicole. A differenza di tutte le precedenti emulsioni, inoltre, Stable Emulsion praticamente non ha conducibilità elettrica pur in presenza di una significativa quantità d acqua in origine: la micro-molecola d acqua, una volta trattata nel processo, viene totalmente protetta dall additivo e dal gasolio risultando molto utile nella fase di scoppio e di combustione. Stable Emulsion per autotrazione costituisce un metodo innovativoper produrre carburanti diesel compatibili con le tecnologie motoristiche tradizionali ed avanzate, in grado di offrire una reale possibilità di ridurre le emissioni di alcune particelle inquinanti nei gas di scarico, senza penalizzare le prestazioni del propulsore. E utilizzabile per alimentare motori di tipo diesel, montati sia su autoveicoli (autobus, veicoli commerciali) che in impianti fissi (gruppi elettrogeni,caldaie, etc.). La facilità di preparazione e di distribuzione delle emulsioni e l impiego immediato nei motori senza apportare alcuna modifica, hanno reso interessante questo carburante/ combustibile come alternativa ai gasoli convenzionali. La sostituzione del gasolio con l emulsione determina una diminuzione sensibile delle emissioni dell ossido di carbonio (CO), degli ossidi di azoto (NOx) e, soprattutto, del particolato (TPM). Fino all 80% di riduzione della fumosità allo scarico Fino al 60% di riduzione PM Fino al 40% di riduzione del PM10 Fino al 20% di riduzione NOx Fino al 5% di riduzione di CO2 I benefici riscontrati sono funzione del tipo di motore e delle condizioni operative. Le emulsioni di gasolio in acqua sono state formalmente riconosciute in Italia con il Decreto Ministeriale del Il tutto si è poi concretizzato nel Workshop Standard del CEC, CWA 15145:2004 Automotive Fuels. Water-in-diesel fuel emulsions for use in internal combustion engines Requirements and test methods. Secondo la legge italiana una emulsione per essere chiamata stabile deve possedere una stabilità garantita di almeno 4 mesi. 3

4 1. Composizione della Stable Emulsion Stable Emulsion, o Polar Emulsion quando è necessaria un emulsione utilizzabile in climi rigidi, rientra nello standard stabilito dal D.M che definisce le specifiche dei componenti ed i requisiti che devono essere soddisfatti dal prodotto: Contenuto d acqua compreso tra 12 e 15% (m/m). Quantitativo esatto di additivo da miscelare per uno specifico carburante o combustibile determinato in base alle esigenze di utilizzo e compreso tra 1.5 e 2.5% (m/m). Il tipo di combustibile diesel usato per l emulsione deve rispettare le normative nazionali ed internazionali (combustibili EN 590 e US N 2, con o senza biodiesel). Per la protezione dal congelamento nelle applicazioni sotto 0 C, è prevista la miscelazione di una certa % di glicole che varia in base alle esigenze, restando comunque all interno dei limiti imposti dalla legge. 4

5 Normativa italiana D-M Limite Caratteristica Units Test Method Min Max Massa volumica kg/m EN ISO 3675 Stabilità alla centrifugazione % (v/v) - 9 M.U Contenuto di acqua % (m/m) NF M Viscosità a 40 C mm 2 /sec 2,00 7,00 EN ISO 3104 Contenuto di Zolfo % (m/m) - S (l-y100) EN ISO Ceneri solfatate % (m/m) 0 0,01 EN ISO 3987 Contaminanti mg/kg - 24 EN Corrosione su rame (3h at 50 C) index Classe 1 EN ISO 2160 Punto di infiammabilità C > 55 EN ISO 2592 Contenuto di alchinitrati EHN mg/kg 750 EN ISO Lubricità μm EN ISO CFPP (inverno/estate) C 0-10/0 UNI EN 116 5

6 Standard europeo CWA 15145:2004 Parameter Units Grade A Grade B Min Max Min Max Test Method Density kg/m EN ISO Water content a % (m/m) > < 8 NF M Stability at production (rcf 4200, 5 min), % (v/v) M.U sediment Free water % (v/v) absent absent absent absent - Viscosity at 40 C mm 2 /sec 2,00 5,50 2,00 5,50 EN ISO 3104 Sulphur content % (m/m) - b - b EN ISO EN ISO Total contamination mg/kg EN C Copper strip corrosion (3h at 50 C) index Class 1 Class 1 Class 1 Class 1 EN ISO 2160 Flash point (Cleveland) C EN ISO 2592 Total nitrate (2-ethyl-hexyl-nitrate) EHN % (v/v) 0,070 0,050 EN ISO Lubricity, corrected wear scar diameter μm EN ISO (wsd 1,4) at 60 C CFPP C according to local EN 590 NOTE Users are made aware of the fact that initial work at low sulfur levels has indicated matrix-effects for both sulfur test methods. a The water portion of the emulsified fuel shall be demineralized to a maximum conductivity of 3 ms/m according to EN b See 4.8 for maximum sulfur (Smax) determination. c Use of an appropriate alternative filter is required. d The recommended mode is manual, as some automatic instruments need manual sensitivity adjustment for emulsion fuels. 6

7 2. Definizione e qualità dei componenti per l emulsione Acqua Additivo Cetane Improver Il processo richiede l utilizzo di acqua demineralizzata, che viene introdotta nel miscelatore insieme a diesel, additivo e al glicole. La presenza di micro gocce (<0.2μm) in camera di combustione, permette una processo di combustione più pulito ed omogeneo. Requisito per l acqua: Conduttività < 30μS/cm Combustibile Diesel Per la preparazione delle emulsioni deve essere utilizzato un corretto combustibile diesel. Tipicamente deve rispettare gli standard nazionali e internazionali, come ASTM D975, EN 590, ISO 8217-DMX, UNI-CTI 6579/2009 ed al DPCM 08/03/02 Additivi presenti Diesel È possibile che nel gasolio siano presenti degli additivi commerciali. In congrue quantità sono consentiti anche gli additivi di raffineria, usati per migliorare la lubrificazione o l utilizzo a basse temperature. Questo documento si riferisce alle emulsioni prodotte con acqua, gasolio e uno speciale additivo sviluppato ed adattato alla qualità del gasolio utilizzato. Nello specifico esistono tre variazioni di questo additivo: ACD 317: Contiene una quantitativo medio di cetane improver, suggerito per le applicazioni standard ACD 318: Contiene un alto quantitativo di cetane improver. ACD 319: Non contiene il cetane improver, suggerito per quelle applicazioni che non richiedono un aumento della potenza o nel caso in cui venga aggiunto in fase di miscelazione dell emulsione. Tale componente è miscelato insieme all additivo e le sue proprietà chimiche favoriscono l ignizione dell emulsione, aumentandone il numero di cetano (NC). Glicole Per garantire il funzionamento alle basse temperature è previsto l utilizzo di un prodotto antigelo approvato: glicole etilenico. Le principali caratteristiche del glicole etilenico sono riassunte nella tabella seguente: Materiale grezzo: Glicole etilenico Nome di mercato: Glicole etilenico industriale Nome IUPAC: 1,2-etandiolo Temperatura di fusione: 260K (-13 C) Tintura La contaminazione incrociata di gasolio tinto e non tinto deve essere evitata. Per maggiori informazioni contattare Emulsion Power S.r.l. 7

8 3. Stoccaggio e movimentazione della Stable Emulsion Informazioni generali sull utilizzo di Stable Emulsion L opacità dell emulsione può cambiare in assenza di movimentazione per lunghi periodi di tempo (oltre un mese). Conservando l emulsione in provetta ad esempio, si potrà assistere dopo un lungo periodo, ad una leggera sedimentazione dell emulsione, apparendo più chiara nella parte superiore e leggermente più scura nella parte inferiore. Fenomeno derivante esclusivamente dal deposito delle molecole più pesanti sul fondo e non dalla separazione dell acqua che, al contrario, non si separa anche dopo 8/10 mesi dalla produzione dell emulsione stessa. In pratica difficilmente la sedimentazione si potrà verificare, in quanto l emulsione viene sufficientemente movimentata dal normale utilizzo del veicolo, o dal sistema di ricircolo del serbatoio di stoccaggio. Nel caso in cui per qualsiasi motivo non sia possibile fare il rifornimento di Stable Emulsion, il veicolo potrà essere rifornito con altro gasolio convenzionale (estivo o invernale a seconda della stagione) a prescindere dalla quantità di emulsione presente nel serbatoio, senza che ciò generi alcun problema al motore. Tale operazione potrà quindi essere svolta anche per il ritorno da gasolio a emulsione: i due prodotti infatti si miscelano comunemente come avviene tra due tipi di gasoli diversi. Per quanto concerne le norme di sicurezza in materia di manipolazione e stoccaggio di Stable Emulsion ad uso combustibile e carburante, ci si dovrà attenere alle analoghe prescrizioni previste per il gasolio riscaldamento e per il gasolio autotrazione, così come indicate nella Scheda di sicurezza di Stable Emulsion. Stable Emulsion rispetta tutti i requisiti stabiliti dalla normativa CUNA (Commissione Tecnica di Unificazione nell Autoveicolo) NC del 2003, in accordo con il DM , per la conformità all impiego della emulsione di acqua in gasolio per trazione veicolare, pertanto risulta essere idonea all uso in sostituzione del gasolio. Stoccaggio per autoveicoli Stoccaggio per serbatoi fissi Non è necessario installare un sistema di ricircolo a bordo dell automezzo come indicato per i serbatoi fissi. Stable Emulsion, grazie alle proprie caratteristiche chimico-fisiche, ha un azione pulente e non consente il deposito di morchie come avviene invece con il comune gasolio. I sedimenti accumulati nel sistema di alimentazione durante l utilizzo di gasolio autotrazione sono solubili nell emulsione, pertanto al fine di evitare il possibile distacco di tali sedimenti e l immissione degli stessi nell impianto, è opportuno verificare che il serbatoio e l impianto siano puliti e privi di residui, sostituire il filtro primario e, ove non presente, applicare un visualizzatore di flusso a bicchierino con valvola di spurgo (filtro a bicchiere autopulente - separatore d acqua) per l identificazione del liquido passante. I materiali usati per il contenimento, la conservazione, la movimentazione e la fornitura di Stable Emulsion devono soddisfare i requisiti richiesti per i normali combustibili e carburanti. I serbatoi di stoccaggio fissi, con il passaggio ad emulsione, devono essere puliti, bonificati e provvisti di pompa di circolazione o altri metodi idonei per movimentare l emulsione presente al suo interno, così come prescritto dall Agenzia delle Dogane. 8

9 Serbatoio Verticale con ricircolo Valvola di sfiato I serbatoi verticali hanno solitamente il vantaggio di avere la parte bassa di forma conica e per essi è più facile l installazione del sistema di ricircolo che permetta al prodotto il ricircolo completo una volta al giorno. Vertical Tank With Circualtion (Best Storage) Linea di ingresso Linea di uscita Serbatoio Verticale con ricircolo Valvola di sfiato Pompa di ricircolo Linea di uscita Linea di ingresso Nei serbatoi orizzontali è necessario progettare il sistema di ricircolo in modo che riceva il fluido dal fondo e lo reinserisca dal lato opposto del serbatoio; questo ridurrà significativamente la tendenza delle gocce a separarsi dal gasolio. La minima quantità di ricircolo consigliata è del 80% del volume al giorno. In assenza di ricircolo del serbatoio oppure in presenza di un ricambio di combustibile maggiore di un mese, è consigliabile svuotare il serbatoio prima di riempirlo nuovamente con un altro quantitativo di combustibile. 9

10 4. Passaggio da Gasolio a Stable Emulsion Passaggio da Gasolio riscaldamento a Stable Emulsion Nel caso in cui si utilizzi l emulsione di gasolio in impianti con bruciatore (ad esempio negli impianti di riscaldamento condominiale), e si riscontrassero irregolarità di funzionamento evidenziate da difficoltà di accensione o da fumate bianche, il problema si risolve intervenendo sulla portata d aria in ingresso nella camera di combustione. Questo perché il minor quantitativo di idrocarburo introdotto può portare ad una combustione troppo magra, cioè in condizioni di eccesso d aria. Agendo sulla vite di regolazione della portata si possono ripristinare le condizioni ideali di combustione. Utilizzo e movimentazione Stable Emulsion può essere trattata come un combustibile diesel classico. Test di laboratorio sulla compatibilità con elastomeri, prove di corrosione su acciaio e rame, mostrano performance migliori o uguali a quelle dei combustibili diesel. La viscosità dell emulsione rientra nel range stabilito dalla normativa EN 590; non è quindi necessario modificare il sistema di pompaggio. L utilizzo a bassa temperatura è consentito dalla miscelazione di componenti antigelo nell acqua per prevenirne il congelamento. Questo permette di usare l emulsione fino alle temperature richieste dalle utenze che usano il combustibile diesel per basse temperature. Passaggio da Diesel a Stable Emulsion per autoveicoli L utilizzo dell Emulsione, soprattutto nel primo periodo, comporta alcuni accorgimenti per garantire il funzionamento ideale del motore interessato. L effetto detergente dell additivo contenuto nell emulsione sulle superfici del motore con cui entra in contatto, fa sì che le morchie e i depositi presenti sulle pareti dei serbatoi e dei condotti vengano asportate. In mancanza dell esecuzione del punto zero di cui al paragrafo precedente, nel primo periodo di utilizzo si verificherà la necessità di sostituire il filtro del gasolio, una o più volte, in base allo stato dell impianto. Nel medio e lungo termine con l impiego di Stable Emulsion si otterrà una migliore pulizia del motore ed un suo migliore funzionamento e di conseguenza la riduzione delle manutenzioni. Di seguito viene presentata la sequenza di operazioni consigliata per gestire al meglio il passaggio da combustibile diesel a emulsione negli autoveicoli destinati all autotrasporto: A seguito dell esecuzione del punto zero per il passaggio da diesel a Stable Emulsion, soprattutto nel primo periodo di utilizzo, si dovrà tenere monitorata la qualità del liquido passante, mediante l ispezione del visualizzatore di flusso e, se necessario, procedere allo spurgo delle eventuali impurità presenti. Nel caso in cui il veicolo sia provvisto di preriscaldatore con bruciatore a fiamma, seguire la descrizione del passaggio a Stable Emulsion per Caldaie. 10

11 5. Certificazione di qualità dell emulsione Stable Emulsion è controllata e certificata seguendo secondo quanto definito dal DM del e dagli standard europei che stabiliscono un elenco di prove da eseguire per confermare che il prodotto rispetti i requisiti tecnici e normativi. La lista dei test da eseguire è elencata in Tabella 2.1 Standard Europeo: CWA 15145:2004. Pass Fail Ulteriori test qualitativi sono stati sviluppati da Emulsion Power S.r.l. per una più completa caratterizzazione della qualità dell emulsione. Dimensione delle particelle questo test non è contemplato dalle normative e non è eseguito come analisi di routine. E utilizzato come analisi di laboratorio e viene correlato ai risultati dei test con la centrifuga. Essa completa le altre tecniche fornendo indicazioni sulla dimensione delle particelle e la distribuzione raggiunta dal meccanismo di miscelamento. Centrifuga: questo test è richiesto dalle autorità competenti, dopo il test delle centrifuga si può misurare il sedimento formato sul fondo e la presenza di acqua libera. Un emulsione per rientrare nei parametri di qualità deve presentare una quantità di sedimento entro i limiti di legge e non deve presentare acqua libera. Una insufficiente stabilizzazione delle sostanze tensioattive e/o un miscelamento insufficiente possono portare a delle caratteristiche indesiderate dell emulsione. Nelle figura sono mostrati due fenomeni indesiderati. L emulsione multipla è una emulsione di olio in acqua in olio (esiste anche acqua in olio in acqua); tali emulsioni sono più viscose e indesiderabili dal sistema. La aggregazione è spesso un segno che l emulsionatore non sta funzionando nel modo corretto; può ad esempio significare che è stata introdotta una quantità insufficiente di additivo. Microscopio (400x): Il microscopio ottico (ingrandimento 400x) è in grado di distinguere gocce di diametro superiore a 0.5μm. Effettuando un paragone con standard grafici, una emulsione può essere giudicata come Pass o Fail. E anche utile per stabilire la dimensione delle gocce più grandi. Stable Emulsion, oltre ai test qualitativi interni, prima di essere introdotto sul mercato viene controllata e certificata dall'agenzia delle Dogane. 11

12 Sede legale e operativa Sede operativa di Ravenna Ufficio commerciale di Milano Ufficio commerciale di Verona A.FORINI S.R.L. via del Popolo, Bastia Umbra (PG) P.IVA Tel Fax commerciale.emulsione@forini.com via Trieste, Ravenna Tel Fax via Fornace Cavallino 13/ Opera (Mi) Tel marco.tondino@forini.com via della Valverde, Verona Tel Fax lara.lanza@forini.com