DOCUMENT NUMBER: CIRA-CF RISTRETTO HPRB-IMP

Transcript

1 DOCUMENT NUMBER: CIRA-CF REV.: DISTRIBUTION STATEMENT PROJECT JOB NATURA DOCUMENTO PROGETTO COMMESSA TASK RISTRETTO HPRB-IMP ARCHIVIO PROGRESSIVO DI ARCHIVIO NO. OF PAGES /CIRA/HPRB DELIVERABLE TITLE HYPROB+: SPECIFICA TECNICA STUDIO DI FATTIBILITA PREPARED REVISED APPROVED AUTHORIZED PREPARATO VERIFICATO APPROVATO AUTORIZZATO Battista Francesco (MEPS) Salvatore Vito (IMPR) Salvatore Vito (IMPR) Borrelli Salvatore (SPAZ) DATE/DATA DATE/DATA DATE/DATA DATE/DATA 05/05/ /05/ /05/ /05/2015 BY THE TERMS OF THE LAW IN FORCE ON COPYRIGHT, THE REPRODUCTION, DISTRIBUTION OR USE OF THIS DOCUMENT WITHOUT SPECIFIC WRITTEN AUTHORIZATION IS STRICTLY FORBIDDEN A NORMA DELLE VIGENTI LEGGI SUI DIRITTI DI AUTORE QUESTO DOCUMENTO E' DI PROPRIETA' CIRA E NON POTRA' ESSERE UTILIZZATO, RIPRODOTTO O COMUNICATO A TERZI SENZA AUTORIZZAZIONE I

2 DOCUMENT NUMBER: CIRA-CF REV.: TITLE: HYPROB+: SPECIFICA TECNICA STUDIO DI FATTIBILITA ABSTRACT: La presente Specifica Tecnica definisce i requisiti e le condizioni per l affidamento della attività ingegneristiche necessarie alla redazione dello Studio di Fattibilità per l impianto di prova denominato HYPROB+. AUTHORS: Battista Francesco;Salvatore Vito;Ferrigno Francesco;Baldascino Francesco APPROVAL REVIEWERS: Salvatore Vito APPROVER Salvatore Vito AUTHORIZATION REVIEWERS: Fauci Roberto AUTHORIZER Borrelli Salvatore II

3 DOCUMENT NUMBER: CIRA-CF REV.: DISTRIBUTION RECORD: DEPT NAME * DEPT NAME * DIGE GRIM PMIV TABC GRIM SPAZ SPAZ SPAZ Cosmo Mario Pedata Immacolata Del Gatto Francesco Renzoni Piergiovanni Filomena Vincenzo Di Blasi Cinzia Cantoni Stefania Veltre Maria Lisa * PT = PARTIAL A = ALL III

4 HYPROB+ SPECIFICA TECNICA STUDIO DI FATTIBILITA 05 Maggio 2015

5 SOMMARIO INTRODUZIONE SCOPO DEL LAVORO... 4 DOCUMENTAZIONE... 5 Documenti Applicabili... 5 Inquadramento normativo... 5 DESCRIZIONE DELL IMPIANTO... 6 Sezioni di Impianto... 7 Scarico, Depressurizzazione e Liquefazione GCH Stoccaggio LCH4 nello Storage Tank... 8 Recupero LCH4 nel Catch Tank... 8 Stoccaggio LN2 a bassa pressione... 9 Stoccaggio GN2 ad alta pressione... 9 Stoccaggio LOX a bassa pressione... 9 Stoccaggio N2O... 9 Stoccaggio Acqua Demineralizzata ad alta pressione... 9 Stoccaggio azoto liquido a alta pressione per Chill down Sistema di Alimentazione Test Cell Sezione di Prova (Test Cell) Sistema di Raccolta Drain e Torcia Gestione e aquisizione dei dati DESCRIZIONE DELLE ATTIVITA Progettazione Impianto HYPROB+ Propulsori LOX/CH Impianto HYPROB+ per Propulsori Ibridi N2O Supporto a CIRA DOCUMENTAZIONE RICHIESTA Tempistica e Milestones CIRA-CF Rev. 0 P. 2/24

6 DIMOSTRATORI Tipologia dei Dimostratori Requisiti dei Dimostratori Requisiti Linea Alimentazione Metano Requisiti Linea Alimentazione Ossigeno Requisiti Linea Drain CH Telemetria Requisiti di Spinta Banco Requisiti Dimostratore Ibrido Requisiti di Prova Telemetria Requisiti di Spinta Banco Requisiti Dimostratori Calorimetrici LCH Requisiti Strumentazione Linee Alimentazione (Prove Motori) INFRASTRUTTURE Opere Civili e Strutture Metalliche Impianto Elettrico Impianto Antincendio CIRA-CF Rev. 0 P. 3/24

7 INTRODUZIONE SCOPO DEL LAVORO La presente Specifica Tecnica definisce i requisiti e le condizioni per l affidamento della attività ingegneristiche necessarie alla redazione dello Studio di Fattibilità per l impianto di prova denominato HYPROB+, che copre le richieste dei requisiti dei Dimostratori come indicati nei successivi paragrafi. Il Contraente fornirà al CIRA il supporto tecnico per la stima del costo di investimento e per la produzione documentale necessaria alle fasi successive. Gli output della attività ingegneristica richiesta sono così riassunti: Studio di Fattibilità di un impianto adeguato all utilizzo nei Dimostratori di motori a razzo alimentati a Ossigeno liquido (LOX) e a metano liquido (LCH4)/metano gassoso (GCH4), da intendersi come configurazione base. In opzione alla configurazione base, prevedere la configurazione per test di motori ibridi con ossidante N2O. La documentazione tecnica sarà prodotto in accordo al DPR 5 Ottobre 2010, n. 207, Parte II Titolo II Capo I Sezione II Art , quando applicabile per la presente tipologia d Impianto. 4 CIRA-CF Rev. 0 P. 4/24

8 DOCUMENTAZIONE Documenti Applicabili Le attività della presente Specifica tecnica dovranno essere svolte anche in accordo con le ultime edizioni dei seguenti Documenti che sono da considerarsi come facenti parte del Capitolato di Appalto. AD[1] AD[2] AD[3] AD[4] Procedura per l accettazione di personale esterno e norme di comportamento, CIRA- CF Piano di Emergenza Generale del CIRA, CIRA-CF Planimetria generale del CIRA, MC 0A CIRA 2 DG 0065 B Condizioni generali di fornitura CIRA, CIRA-CF Inquadramento normativo Le attività di studio e di ingegneria richieste nella presente Specifica Tecnica dovranno tenere a riferimento tutte le norme ed i regolamenti vigenti in materia di realizzazione di impianti ed infrastrutture industriali. In particolare saranno da tenere a riferimento i detami delle vigenti norme in materia di edilizia e urbanistica, il regolamento edilizio del Comune di Capua e tutti i vincoli e le prescrizioni delle varie autorità competenti sia in materia di sicurezza che di rischio idro-geologico. Per la redazione della documentazione impiantistica e di processo bisognerà tenere a riferimento tutte le norme tecniche di settore, vigenti e applicabili. Per quel che riguarda i contenuti minimi degli elaborati da produrre e per quanto non esplicitamente previsto nel presente documento circa la regolamentazione del contratto si farà riferimento a quanto prescritto dalle leggi vigenti in materia di Appalti Pubblici e cioè dal D. Lgs. 163/2006 e DPR 207/ CIRA-CF Rev. 0 P. 5/24

9 DESCRIZIONE DELL IMPIANTO La tipologia di Impianto di Prova HYPROB+ di interesse sarà concettualmente costituito da una cella di prova, contenente un banco di spinta per motori ossigeno liquido/metano, servita da un Run Tank ad alta pressione di ossigeno liquido (LOX) ed uno o più Run Tank ad alta pressione di metano (LCH4/GCH4). Inoltre andrà considerata opzionalmente una linea ad alta pressione a N 2 O per il test di motori ibridi. A completamento vi è un Run Tank di acqua pressurizzata per il raffreddamento del motore ed il sistema di azoto gassoso, proveniente da sfere ad alta pressione, per il comando delle valvole e per la movimentazione dei fluidi criogenici al motore. I Run Tank opereranno ad alta pressione (fino a 220 barg). Il sistema di controllo e sicurezza saranno gestiti rispettivamente da un DCS e da un PLC, sarà inoltre previsto un DAS per l acquisizione delle misure di spinta, pressioni e temperature provenienti dal Test Article. E necessario, inoltre, dotare l impianto di una linea di azoto liquido per eventuali fasi di chill-down con un gas inerte. L Impianto garantirà un ampia flessibilità operativa, consentendo l esecuzione di prove con valori di pressione in camera variabili in accordo alle specifiche dei dimostratori riportati ai paragrafi successivi. La pressurizzazione dei propellenti verrà effettuata in modalità diverse in funzione di: tipo di propellente (combustibile o comburente) e sue caratteristiche fisiche (es. stato liquido, gassoso, peso molecolare, etc.). L ossigeno ed il metano liquidi verranno sempre pressurizzati nei Run Tank mediante invio di azoto gassoso ad alta pressione, mentre per il metano gassoso si sfrutterà direttamente l elevata pressione di stoccaggio raggiungibile nel Run Tank dopo caricamento da trailer GCH4 ad alta pressione da cui verrà prelevato. L'utenza finale dell'impianto sarà la Test Cell, obiettivo dell'impianto a monte della Test Cell sarà quello di garantire l'alimentazione dei fluidi di processo (LOX/GOX e LCH4/GCH4) alle portate e condizioni di pressione e temperature richieste. Opzionalmente tra i fluidi di processo dovrà essere considerato l N 2 O. L area di sedime selezionata per la realizzazione dell impianto è rapresentata nello stalcio planimetrico a seguire. Tale area risulta accessibile sia attraverso le strade di comunicazione interne al CIRA, sia direttamente dall esterno, passando dalla portineria secondaria. 6 CIRA-CF Rev. 0 P. 6/24

10 Sezioni di Impianto L'Impianto HYPROB+ sarà costituito essenzialmente dalle seguenti sezioni principali: 1. Scarico GCH4 da trailer, depressurizzazione e liquefazione del GCH4 2. Stoccaggio LCH4 nello Storage Tank a bassa pressione 3. Recupero LCH4 da Test Cell nel Catch Tank a bassa pressione 4. Stoccaggio LN2 a bassa pressione 5. Pompaggio ed evaporazione LN2 con stoccaggio GN2 ad alta pressione 6. Stoccaggio LOX a bassa pressione 7. Un Sistema di stoccaggio e alimentazione dell'acqua Demineralizzata di raffreddamento Test Cell 8. Un Sistema di Alimentazione Test Cell, comprensiva dei Run Tank ad alta pressione per LCH4/GCH4 e LOX/GOX. 9. Una Sezione di Prova (Test Cell) 10. Un sistema di raccolta drain CH4 con Sistema di torcia 11. Linea di N2O ad alta pressione e relativo serbatoio. 12. Un sistema di LN2 per chill down delle linee. 7 CIRA-CF Rev. 0 P. 7/24

11 Ad esse si aggiungeranno poi le interfacce elettriche e meccaniche per la strumentazione e la regolazione dei parametri di processo e servizio di Impianto. Nei prossimi paragrafi segue una breve descrizione delle varie Sezioni dell'impianto. Scarico, Depressurizzazione e Liquefazione GCH4 Il GCH4 arriva all Impianto mediante le più opportune modalità di approvvigionamento; il GCH4 in pressione scaricato, depressurizzato e condensato a LCH4 in un liquefattore metano. La liquefazione del metano è realizzata mediante l evaporazione di LN2. Nel caso di Test Cell a GCH4, il Run Tank metano è riempito direttamente alla pressione necessaria per il test. Stoccaggio LCH4 nello Storage Tank L LCH4 viene stoccato nello Storage Tank a bassa pressione. Lo Storage Tank è munito di mezzo tubo esterno di raffreddamento mediante LN2 evaporante e viene raffreddato prima del caricamento per minimizzare l evaporazione del LCH4 ricevuto dal sistema di liquefazione di cui al paragrafo precedente. Data la quantità rilevante di LCH4 impiegato per i Dimostratori, l impianto deve essere predisposto per ricevere anche direttamente LCH4. Lo Storage Tank LCH4 sarà del tipo a doppia parete con vuoto e coibentazione tra le due pareti e sarà mantenuto ad una pressione adeguata all uso dello stesso. L LCH4 dallo Storage Tank viene trasferito al Run Tank della Sezione di Alimentazione Test Cell. La polmonazione del Tank e gli spostamenti del LCH4 saranno fatti mediante azoto gassoso. L LCH4 potrà pure essere evaporato e bruciato in torcia a fine campagna nel caso si debba vuotare l Impianto. Anche i piloti della torcia sono alimentati da LCH4 evaporato in un evaporatore dedicato. Recupero LCH4 nel Catch Tank Alla fine dei test il metano che può essere recuperato (chill down, ecc.) è raccolto nel Catch Tank. Alla fine della campagna il contenuto del Catch Tank potrà essere trasferito nello Storage Tank che perciò fungerà pure da stoccaggio finale del metano esausto. La polmonazione del Tank e gli spostamenti del LCH4 saranno fatti mediante azoto gassoso. 8 CIRA-CF Rev. 0 P. 8/24

12 Stoccaggio LN2 a bassa pressione Per il serbatoio di stoccaggio LN2 si valuterà la possibilità di comodato d uso e sarà di capacità adeguata ai consumi dell Impianto. Il serbatoio è normalmente progettato per una pressione di esercizio di 4 6 bar ed una temperatura di 70 K. Tale serbatoio garantirà la richiesta complessiva di LN2 e GN2 per le prove. Parte del LN2 verrà utilizzato direttamente come azoto liquido per le esigenze di raffreddamento dell Impianto. Stoccaggio GN2 ad alta pressione Parte dell LN2 viene prelevato dal Serbatoio di Stoccaggio di cui sopra con pompe criogeniche ad alta pressione e fatto evaporare in un evaporatore atmosferico alettato e convogliato verso Serbatoi Sferici di Stoccaggio ad alta pressione. Tali serbatoi saranno di numero e capacità adeguata alle esigenze dell Impianto e saranno collaudati ad una pressione di 220 bar. Il GN2 ad alta pressione viene utilizzato, dopo depressurizzazione a pressione adeguata, per tutte le operazioni di pressurizazione, blanketing, trasferimento e purga delle linee. L azoto viene distribuito all Impianto a differenti livelli di pressione. Stoccaggio LOX a bassa pressione Per il serbatoio di Stoccaggio LOX verrà valutata la possibilità di comodato d uso e sarà di capacità adeguata alle esigenze di prova dei dimostratori. Il serbatoio è normalmente progettato per una pressione di esercizio di 4 6 bar e una temperatura di 90K. Tale serbatoio garantirà la richiesta complessiva di LOX per le prove. Stoccaggio N2O Per il serbatoio di Stoccaggio N2O verrà valutata la possibilità di comodato d uso e sarà di capacità adeguata alle esigenze di prova dei dimostratori. Stoccaggio Acqua Demineralizzata ad alta pressione La necessità di effettuare il raffreddamento della camera di combustione comporta l esigenza di disporre di Acqua Demineralizzata in pressione per evitare indesiderate deposizioni e pericolose vaporizzazioni all'interno dei condotti di raffreddamento della camera di combustione. Il fabbisogno di acqua 9 CIRA-CF Rev. 0 P. 9/24

13 demineralizzata è variabile a secondo del dimostratore. Si dovrà prevedere un serbatoio di acqua demineralizzata collaudato ad una pressione di 220 bar ( Run Tank ) di capacità adeguata per garantire il fabbisogno di acqua di raffreddamento per le prove. L'approvvigionamento di acqua demineralizzata avverrà mediante autobotti. Stoccaggio azoto liquido a alta pressione per Chill down Per il serbatoio di stoccaggio LN2 si valuterà la possibilità di comodato d uso e di capacità adeguata ai consumi dell Impianto, è normalmente progettato per una pressione di esercizio di 60 bar ed una temperatura di 70 K. Questo LN2 verrà utilizzato direttamente come azoto liquido per le esigenze di raffreddamento dei test article. Il flussaggio da garantire è di 1 kg/s per 60 s (TBC). Sistema di Alimentazione Test Cell Questa Sezione di Impianto include tutte le linee dei fluidi di processo e di servizio, comprensive dei Run Tank ad alta pressione per LCH4/GCH4 e LOX/GOX, che fluiscono dai Sistemi di Stoccaggio fino alla sezione di prova (Test Cell). In particolare, possiamo distinguere le seguenti linee principali: La linea di alimentazione del GCH4 da Run Tank, che viene precedentemente riempito direttamente dalla sezione di scarico GCH4 come definita al 3.1.1; La linea di alimentazione del LCH4 da Run Tank metano, che viene precedentemente riempito dal relativo Storage Tank LCH4; La linea di alimentazione del LOX da Run Tank ossigeno, che viene precedentemente riempito dal relativo Serbatoio di Stoccaggio LOX; La linea di alimentazione dell N2O da pacchi bombole (N2O in condizioni di Gas liquefatto a temperatura ambiente ed in pressione) od, in alternativa, da Carro Cisterna (N2O Liquido Refrigerato a bassa pressione); La linea di alimentazione dell'azoto Gassoso per la pressurizzazione dei Run Tank LCH4 ed LOX e del Run Tank Acqua Demineralizzata; La linea di alimentazione dell'acqua Demineralizzata di raffreddamento da Run Tank acqua demineralizzata, che viene precedentemente riempito mediante autobotti. Linea di LN2 ad alta pressione chill down test article. Le tubazioni che trasportano i fluidi a bassa temperatura (criogenici) LCH4, LOX e LN2 saranno coibentati con isolamento adeguato per evitare ingressi termici dall'esterno. 10 CIRA-CF Rev. 0 P. 10/24

14 Sezione di Prova (Test Cell) In questa Sezione di Prova, identificata come l'utenza finale di Impianto, saranno contenuti i Run Tank di LOX, N 2 O e di Metano (LCH4 e GCH4), il Test Article, la Camera contenente i sistemi di diagnostica ed il pannello di controllo e di distribuzione Azoto di pressurizzazione e servizio. I Run Tank saranno dimensionati considerando che: devono garantire una prova con la durata e con le portate massime; devono garantire una sufficiente quantità di LOX e di LCH4 per il raffreddamento preliminare delle linee di alimentazione (questo per evitare che il propellente, a contatto con una parete della tubazione a temperatura superiore, si possa riscaldare ed evaporare eccessivamente); deve lavorare a pressioni massime di 200 bar e temperature di 90K per l LOX e 110K per l LCH4. La pressurizzazione dovrà avvenire con azoto gassoso. Il Test Article sarà costituito dai collettori di alimentazione e di raffreddamento, dalla piastra di iniezione, dalla camera di combustione e dall'ugello di espansione; sarà alloggiato in una camera con pareti capaci di contenere l'eventuale esplosione. Saranno altresì previsti sistemi di smorzamento delle vibrazioni, di sollevamento e movimentazione del Test Article. Sistema di Raccolta Drain e Torcia I Drain dai Test Article che non potranno essere raccolti nel Catch Tank di cui alla precedente sezione, verranno inviati alla Torcia per essere bruciati. La Torcia verrà pure utilizzata per la combustione di tutti gli sfiati, operativi e di emergenza, contenenti metano. La Torcia verrà dimensionata per i valori massimi di scarico metano e per avere a terra un livello di irraggiamento in accordo alle normative vigenti. Gestione e aquisizione dei dati Nella Test Facility sarà realizzata una camera centrale di prova (Test-Cell), affiancata da una o due camere di diagnostica contenenti la strumentazione necessaria per le misure. L attivazione degli strumenti di diagnostica, il controllo della sequenza di operazioni che avvengono nella Test Facility (dallo start up allo shut down), e l attuazione di tutti i dispositivi di controllo, regolazione e sicurezza saranno riportate ai sistemi di controllo, sicurezza e diagnostica collocati in una locali ubicati a distanza di sicurezza dalla zona della Test-Cell. 11 CIRA-CF Rev. 0 P. 11/24

15 DESCRIZIONE DELLE ATTIVITA Progettazione Impianto HYPROB+ Propulsori LOX/CH4 La documentazione tecnica sarà conferme ad un Progetto Preliminare in accordo al DPR 5 Ottobre 2010, n. 207, Parte II Titolo II Capo I Sezione II Art , quando applicabile per la presente tipologia d Impianto. A titolo esemplificativo e non esaustivo si riporta la tipologia di attività previste: Analisi dei requisiti dei nuovi Dimostratori LOX/LCH4. 1. Studio relativo alla gestione del processo liquefazione/stoccaggio ed alimentazione LCH4 bassa ed alta pressione. 2. Studio relativo allo smaltimento in sicurezza di residui LCH4 e di drenaggio di CH4 dai Test Article. 3. Valutazione dei rischi di prova (Hazop Analysis) per i vari casi di esercizio dell Impianto. 4. Definizione dello schematico d impianto (P&ID). 5. Preparazione dei data sheet di processo per le apparecchiature principali di Impianto. 6. Definizione dei requisiti minimi di strumentazione di campo dell Impianto. 7. Definizione del sistema di controllo e di sicurezza dell Impianto. 8. Definizione dei sistemi di alimentazione (circuito LOX, circuito metano, circuito igniter, circuito acqua di raffreddamento, circuito di stoccaggio e pressurizzazione con Azoto). 9. Studio di lay out del nuovo Impianto HYPROB Studio Impianto Antincendio. 11. Studio preliminare classificazione aree ATEX e conseguenti requisiti sulle apparecchiature di Impianto. 12. Studio preliminare delle nuove opere civili necessarie (edifici, basamenti, strutture metalliche, ecc.). 13. Definizione dell Impianto Elettrico dell Impianto. 14. Supporto a CIRA nella definizione di massima del banco di supporto della spinta. 15. Supporto a CIRA nella definizione di massima della cella di prova (eventuale preparazione aree adiacenti). 16. Supporto a CIRA nella definizione del sistema di acquisizione dei sensori di prova (DAS). 12 CIRA-CF Rev. 0 P. 12/24

16 17. Assessment sulla integrazione sistema DAS/DCS/PLC. 18. Supporto a CIRA nella definizione di massima delle interfacce meccaniche per testare i vari dimostratori. 19. Supporto a CIRA nella definizione dei requisiti preliminari di commissioning. 20. Elaborazione pianificazione fase realizzativa. 21. Stima preliminare dei costi di realizzazione dell Impianto. 22. Ogni altro documento necessario a garantire l esecuzione di una gara pubblica per l affidamento di progettazione definitiva, progettazione esecutiva e realizzazione dell impianto Hyprob+. Impianto HYPROB+ per Propulsori Ibridi N2O Attività da intendersi come estensione delle attività di base di cui al precedente paragrafo Analisi dei requisiti dei nuovi Dimostratori Ibridi. 2. Studio relativo all utilizzo di N2O in alternativa al LOX su motori ibridi e verifica capacità e inviluppi di utilizzo della linea LOX. 3. Assessment sulla integrazione sistema DAS/DCS/PLC. 4. Assessment requisiti di Safety (impatti su Hazop Analysis). 5. Verifica impatti relativi all utilizzo di N2O sullo schematico d impianto (P&ID). 6. Assessment inviluppi di un possibile Dimostratore Ibrido e compatibilità con banco prova in termini di I/F. 7. Ogni altro documento necessario a garantire l esecuzione di una gara pubblica per l affidamento di progettazione definitiva, progettazione esecutiva e realizzazione dell impianto Hyprob+ operante in configurazione idonea anche al test di propulsori ibridi. Supporto a CIRA In aggiunta alle attività ingegneristiche sopra riportate si richiede il supporto tecnico del Contraente a CIRA per i Documenti/Attività di seguito elencati: definizione Alimentazione Elettrica Impianto; definizione Alimentazione Utilities Impianto (acqua antincendio, ecc.); 13 CIRA-CF Rev. 0 P. 13/24

17 definizione Opere Infrastrutturali; definizione dei Documenti necessari per soddisfare i vincoli e le prescrizioni delle varie Autorità Competenti. 14 CIRA-CF Rev. 0 P. 14/24

18 DOCUMENTAZIONE RICHIESTA La documentazione prodotta dovrà essere conforme a quanto prescritto dal DPR 5 Ottobre 2010, n. 207, Parte II Titolo II Capo I Sezione II Art I disegni ed i documenti dovranno essere redatti in lingua Italiana ed inviati in formato cartaceo (duplice copia) e su supporto elettronico nei seguenti formati: Disegni: sia in formato AutoCAD che in PDF. Documenti tecnici: sia in formato Microsoft Word, Excel che in PDF. Tempistica e Milestones Le attività dovranno essere volte in accordo alla seguente tabella. Milestone Tempistica Note Kick-Off Meeting T0 trasferimento da parte di CIRA di tutta la Documentazione Contrattuale applicabile al Progetto, conferma dei requisiti tecnici Dimostratori e avvio attività HazOp Review T0+2 mesi con la presenza di Specialisti HazOp, del Contraente e di CIRA Progetto Preliminare T0+2,5 mesi come da indicazioni riportate nel presente Cap.5. ed incluse le prescrizioni dell HazOp Review. Stima dei Costi T0+3 mesi come da indicazioni riportate nel presente Cap.5 15 CIRA-CF Rev. 0 P. 15/24

19 DIMOSTRATORI Tipologia dei Dimostratori I requisiti da prendere in considerazione per il dimensionamento dell impianto sono descritti in dettaglio nei paragrafi successivi. Si riporta di seguito una tabella riassuntiva per maggiore chiarezza di esposizione. Si precisa comunque che i requisiti riportati saranno confermati al Kick off dell attività. 1. Dimostratori LOx-LCH4/GCH4 Dimostratore HYPROB rigenerativo LOX/LCH4 (il dimostratore funziona anche in modalità LOX/GCH4 raffreddato in acqua). Dimostratore Pressure Fed Chamber JAXA (Alimentato LOX/LCH4) 2. Dimostratori Calorimetrici LCH4: MTP HYPROB 3. Dimostratori Ibridi (N2O) Requisiti dei Dimostratori Requisiti Linea Alimentazione Metano Parametro Requisito con LCH4 HYPROB Requisito con LCH4 JAXA Requisito con GCH4 HYPROB Requisito per prove con GN2 Pressione di metano all I/F con Test article (bar) Temperatura metano all I/F con Test article (K) CIRA-CF Rev. 0 P. 16/24

20 Portata metano al Test article (kg/s) (A) 5 (B) Minima durata di prova con pressione, temperatura e portata sopraindicate (s) (A) Note: (A) (B) La linea metano dell Impianto deve garantire la regolazione di portata in modo automatico (con tolleranza +/-TBD %), in rispetto della pressione del Run Tank, operando la valvola di controllo linea CH4 secondo una legge teorica di apertura prestabilita da correggere in base ai risultati delle prime prove. Portata massima combusta nel Test Article: 2.35 kg/s LCH4, a cui corrisponde una portata massima di 8.0 kg/s LOX. La portata restante non è combusta. In aggiunta: In caso di utilizzo LCH4, la linea metano dell Impianto deve prevedere il chill down della linea ingresso metano per garantire la fase liquida del metano fino all I/F con Test article all inizio della prova. A tale scopo occorre verificare il quantitativo necessario per il chill down e le modalità di alimentazione e recupero del relativo metano liquido ( Catch Tank ). L Impianto deve garantire il flussaggio indipendente della linea alimentazione metano con azoto gassoso ad alta e bassa pressione. Il progetto delle linee deve garantire l assenza di sezioni/curvature/punti bassi difficili per lavaggio, asciugatura e flussaggi. Ove ciò non sia possibile occorre prevedere punti di spurgo. Nel caso di prove con GCH4 il raffreddamento deve essere garantito da una linea di acqua demineralizzata, deve essere garantita una portata di 20 kg/s con pressione minima all interfaccia Requisiti Linea Alimentazione Ossigeno Parametro Requisito con LOX HYPROB Requisito con LOX JAXA Pressione di ossigeno all I/F con Test article (bar) Temperatura ossigeno all I/F con Test article (K) CIRA-CF Rev. 0 P. 17/24

21 Portata ossigeno al Test article (kg/s) (A) 8 24 Minima durata di prova con pressione, temperatura e portata sopraindicate (s) (A) Note: (A) La linea ossigeno dell Impianto deve garantire la regolazione di portata in modo automatico (con tolleranza +/-TBD %), in rispetto della pressione del Run Tank, operando la valvola di controllo linea LOX secondo una legge teorica di apertura prestabilita da correggere in base ai risultati delle prime prove. In aggiunta: La linea ossigeno dell Impianto deve prevedere il chill down della linea ingresso ossigeno per garantire la fase liquida dell ossigeno fino all I/F con Test Article all inizio della prova. A tale scopo occorre verificare il quantitativo necessario per il chill down. Il progetto delle linee deve garantire l assenza di sezioni/curvature/punti bassi difficili per lavaggio, asciugatura e flussaggi. Ove ciò non sia possibile occorre prevedere punti di spurgo. Requisiti Linea Drain CH4 Il progetto dell Impianto deve prevedere una linea di drain dal Test Article, nei casi di utilizzo dei dimostratori LOX/LCH4 HYPROB e JAXA, progettata per utilizzo nelle seguenti condizioni che si verificheranno successivamente durante una singola prova: 1. GCH4 in uscita del Test Article (ingresso linea drain) con pressione fino a 160 bar, temperatura 300 K e portata fino a 2 kg/s, 70 s max. 2. LCH4 in uscita del Test Article (ingresso linea drain) con pressione fino a 160 bar, temperatura 110 K e portata fino a 5 kg/s, 10 s max. 3. GCH4 in uscita del test article (ingresso linea drain) con pressione fino a 100 bar, temperatura 200 K e portata fino a 5 kg/s, 30 s max. Le condizioni 1 e 3 (drain metano gassoso) sono alternative (Rispettivamente per i dimostratori HYPROB e JAXA. La condizione 2 (drain metano liquido) può ripetersi allo start-up e allo shut-down. Per un totale di 250 kg max GCH4/LCH4 da smaltire per ciascuna prova. L impianto deve garantire il flussaggio indipendente della linea di drain con azoto gassoso. La linea di drain deve garantire, durante tutta la prova, il mantenimento di condizioni di contropressione all uscita tali da non alterare le condizioni di portata di drain in uscita che viene gestita tramite orifizi fissi 18 CIRA-CF Rev. 0 P. 18/24

22 nel Test Article. A tale riguardo si potrà valutare l opportunità di gestire tale portata con una valvola regolatrice lato impianto o tramite comunque il mantenimento di condizioni di bassa pressione costante in uscita. Telemetria La Telemetria del Test Article relativamente al DAS dovrà prevedere almeno: 52 Trasduttori di Pressione 26 Trasduttori di Temperatura 6 Misuratori di Portata (LOX/LCH4/GCH4/LN2/GN2) Requisiti di Spinta Banco Il Banco di Spinta dovrà essere dimensionato per valori massimi di spinta compresi tra 20 e 100 kn. Anche la strumentazione di misura (Cella di Carico) dovrà essere adeguata. Requisiti Dimostratore Ibrido Requisiti di Prova Il Dimostratore Ibrido è alimentato con N 2 O liquido preventivamente caricato nel Run Tank Ossidante. Per il riempimento del Run Tank con N 2 O si possono esaminare in alternativa le seguenti modalità di riempimento: da pacchi bombole (N 2 O in condizioni di Gas liquefatto a temperatura ambiente ed in pressione); da Carro Cisterna (N 2 O Liquido Refrigerato a bassa pressione); una volta riempito il Run Tank verrà riportato a temperatura ambiente e l N 2 O raggiungerà l equilibrio in condizioni di liquido a temperatura ambiente ed alla pressione di vapore (circa 50 bar). Durante il test con N2O la sezione metano dell impianto rimane inutilizzata. Si mantiene solo la parte relativa al circuito accenditore alimentata con una bombola di Ossigeno Gassoso ed una di Metano Gassoso. 19 CIRA-CF Rev. 0 P. 19/24

23 Le condizioni di alimentazione N2O richiesta sono le seguenti: Test a Max Thrust Max Pfeed [bar] 65 Max Tfeed [ C] 25 (*) Min Tfeed [ C] 10 m ox [kg/s] 11 (*) Massima temperatura da non superare per ragioni di sicurezza legate all utilizzo di N2O. Inoltre: La temperatura massima di 25 C deve essere garantita per assicurare le condizioni di sicurezza nell utilizzo di N2O. Il quantitativo massimo richiesto per singola prova è 840 kg N 2 O. L impianto deve garantire la possibilità di flussaggio della linea N 2 O con GN 2 gassoso. La linea N2O deve garantire l assenza di tratti curvi e giunti che possano essere punti critici per l attivazione della dissociazione esotermica del N 2 O. Telemetria La Telemetria del Test Article relativamente al DAS dovrà prevedere almeno le seguenti tipologie di sensori: Trasduttori di Pressione Trasduttori di Temperatura Accelerometri Strain gages SP UTS 20 CIRA-CF Rev. 0 P. 20/24

24 Requisiti di Spinta Banco Ai fini della progettazione di un idoneo banco di spinta son da considerarsi i seguenti valori massimi. Anche la strumentazione di misura (Cella di Carico) dovrà essere adeguata. Hybrid demonstrator 30 kn Requisiti Dimostratori Calorimetrici LCH4 La configurazione dei dimostratori prevede un ingresso ed un uscita del fluido in prova (LCH4). Requisiti Fluido di Prova Pressione di alimentazione Portata LCH4 Temperatura fluido in ingresso durante la prova Temperatura max fluido uscita durante la prova Durata fase di stabilizzazione termica Durata massima di prova Temperatura fluido in uscita durante la prova (CH4 vaporizza nel Test Article) Potenza alimentazione elettrica Tensione Alimentazione Elettrica Sezione condotto LCH4 150 bar Max regolabile tra 60 e 150 bar Regolabile tra 20 e 40 g/s Opzione 60 g/s max 120 K 330 K 1000 s 20 s 500 K 20 kw 220 VDC 1 x 3 mm 21 CIRA-CF Rev. 0 P. 21/24

25 Dimensione Peso L 300 mm 10 kg L impianto deve prevedere la possibilità di flussaggio con LN2/GN2 ad inizio e fine prova. Il Test Article verrà posto sopra un banco con guide atte a consentirne la dilatazione termica. Per le prove sui dimostratori calorimetrici sono richiesti i seguenti sensori lato impianto: Misurazione portata, pressione e temperatura del fluido in ingresso Misurazione pressione e temperatura del fluido in uscita. Requisiti Strumentazione Linee Alimentazione (Prove Motori) Di seguito vengono riportati i requisiti relativi alla strumentazione per le linee di alimentazione alle Test Cell : Le linee di alimentazione CH4 e LOX/N2O devono prevedere flussimetri idonei alla misura delle portate con i differenti fluidi di prova previsti (LOX/N2O, LCH4, GCH4, GN2) e differenti valori (come da tabelle precedenti). In particolare la linea metano deve prevedere flussimetri atti a misurare portate sia con gas (GCH4/GN2) che fluidi criogenici (LCH4). Le linee dell Impianto devono prevedere la misura delle portate e delle pressioni e temperature di alimentazione LOX/N2O e GCH4/LCH4 all ingresso del Test Article. La linea di Drain CH4 deve prevedere la misura della portata drenata. CIRA si riserva di indicare ulteriori punti di misura di pressione e temperature sulle linee di alimentazione, in aggiunta a quelli di processo dell impianto, per consentire la correlazione del modello fluidico della linea durante la fase di Commissioning. 22 CIRA-CF Rev. 0 P. 22/24

26 INFRASTRUTTURE Tutte le infrastrutture dovranno essere conformi alle normative vigenti in termini di sicurezza e tutela sul lavoro. Le principali Infrastrutture che faranno parte dell Impianto saranno in particolare: Opere Civili e Strutture Metalliche, Impianti Elettrici, Impianti Antincendio. Opere Civili e Strutture Metalliche Le Opere Civili richieste per la realizzazione del nuovo Impianto saranno limitate a: Opere di scavo, di sbancamento e di rinterro varie, finalizzate alla realizzazione delle nuove strutture; Opere di demolizione varie, se necessarie, finalizzate alla realizzazione delle nuove strutture; Opere di pavimentazione area di impianto; Opere fognarie e di raccolta acque piovane; Nuovo Edificio contenente Sala Controllo, Quadri Elettrici, Uffici per un totale di circa 400 metri quadrati; Pipe Rack di collegamento con fondazioni in cemento armato ed opere in elevazione, opere per condotte passacavi strumentazione ed elettrici; Condotte interrate di passaggio cavi di potenza e per alimentazioni utenze (es. DAS, ecc.); Fondazionì dirette per le apparecchiature; Carpenteria metallica con scale e passerelle per accesso ai serbatoi; Altre opere e lavorazioni minori quali supporti tubazioni e strumentazione, ecc. Le Opere Civili saranno effettuate con l osservanza di tutte le leggi e regolamenti applicabili per i Lavori di cui sopra. 23 CIRA-CF Rev. 0 P. 23/24

27 Impianto Elettrico Dovrà essere prevista l alimentazione elettrica per un Quadro Elettrico per le nuove utenze che sono principalmente quelle relative all alimentazione delle pompe LN2 e delle resistenze elettriche dei Dimostratori MTP-like. Sarà prevista inoltre l alimentazione elettrica a 220 V a.c. per la strumentazione ed i quadri locali. Si dovrà inoltre prevedere un UPS per alimentare i cabinet DCS e PLC e del Box DAS. Dal nuovo Quadro Elettrico si deriveranno anche le linee per l alimentazione degli impianti luce e prese del nuovo Impianto. Nei loro percorsi principali i cavi saranno generalmente posati entro passerelle perforate complete di coperchio o in cavidotti interrati, mentre gli stacchi alle singole utenze saranno realizzati con tubi in acciaio zincato. I tratti terminali alle utenze motrici e colonnine di comando saranno protetti tramite tubazione in acciaio spiralato flessibile, rivestito con guaina in PVC e provvisto di raccorderei atte a garantire un grado di protezione non inferiore a IP 65. Si dovrà infine prevedere una maglia generale di terra e le apparecchiature saranno direttamente o indirettamente ad essa collegate. Per tutto lo sviluppo dei nuovi percorsi cavi sarà posata una corda nuda di rame collegata alle estremità all impianto di terra locale. La protezione contro le scariche atmosferiche verrà realizzata in accordo alle prescrizioni indicate dalle Norme CEI Impianto Antincendio L Impianto Antincendio prevederà dei sistemi di sprinkler con valvola a diluvio e delle manichette. L Impianto Antincendio risponderà alla normativa vigente dei Vigili del Fuoco per l esercizio con metano gassoso e liquido ed alle prescrizione della Società Assicuratrice. La normativa vigente relativa alle Norme di Sicurezza Antincendio per il Trasporto, la Distribuzione, l Accumulo e l Utilizzazione del Gas Naturale con densità non superiore a 0,8 sarà quella del DM 16/11/1999 e precedente DM 24/11/1984. In base alla suddetta normativa, la distanza di sicurezza interna (distanza tra i vari elementi pericolosi) deve essere maggiore di 15 m e la distanza di protezione (distanza tra elemento pericoloso e recinzione) deve essere maggiore di 10 m. 24 CIRA-CF Rev. 0 P. 24/24