TECNOLOGIA A SPIRALE TECNOTANK P ERGINE V ALS UGANA T R E N T O ( I T A L I A ) TE L.+3 9/04 61/5 38330-22 FAX +39 /0461 /509038 info@tecno -gen.it www.tecno-g en.com PERCHÈ AZIENDE LEADER HANNO GIÀ SCELTO LA TECNOLOGIA TECNOTANK Le migliori Aziende sanno che l acquisto di un attrezzatura non deve essere subordinato a motivi di simpatia o alla tradizione, oppure a motivi estetici od economici ma deve tenere conto di fattori ben più importanti ed in grado di incidere sulla competitività dell azienda utilizzatrice per tutta la vita dell attrezzatura. In passato la scelta dei serbatoi da acquistare era facilitata dal basso numero di aziende produttrici che, proprio per questo, mantenevano dei margini tali da permettere l utilizzo di manodopera specializzata ad alto costo e l impiego di lamiere più spesse. Negli ultimi anni la nascita di molti concorrenti, l elevato costo degli acciai e la carenza di manodopera specializzata, ha portato le aziende a ridurre gli spessori impiegati ed ad automatizzare dove possibile la produzione dei fasciami. Si è lasciato però fasi importanti alla manualità, come la preparazione dei giunti, la puntatura, la limatura delle saldature rendendo così incerta la qualità finale. La differenza di spessore delle virole e la sovrapposizione delle stesse genera imperfezioni e scalini che se anche limati, creano dei percorsi preferenziali alle acque di lavaggio obbligando il cantiniere a ripetere più passaggi con spreco di tempo, prodotto sanificante, acqua. Inoltre le limature diminuiscono gli spessori effettivi delle lamiere rendendo meno resistenti i serbatoi ed accorciandone la vita. Per abbassare ulteriormente i costi di produzione, al posto della tasca di refrigerazione ricavata per deformazione meccanica si è diffuso nel tempo l impiego della tasca di refrigerazione gonfiata. Tale tecnica implica l aumento dello spessore della parete a contatto col prodotto, parete che altrimenti si deformerebbe nelle fasi di gonfiatura a danno della facilità di pulizia e della sanificabilità del serbatoio. La gonfiatura implica inoltre una riduzione della lamiera esterna con lo scopo di agevolare la deformazione per creare un intercapedine in cui far circolare il fluido refrigerante. Questa soluzione non tiene conto della scarsa conducibilità termica degli acciai inossidabili, determinando un maggior scambio di frigorie verso l esterno del serbatoio anziché verso il prodotto da condizionare, con sprechi di quasi il 50%. Inoltre la deformazione per gonfiatura non permette una geometria regolare dell intercapedine e crea percorsi preferenziali del fluido refrigerante con utilizzo parziale e non programmabile della tasca. La resa delle tasche gonfiate non è quindi prevedibile e impone una temperatura di utilizzo dei refrigeranti più bassa, generando maggiori costi di esercizio per tutta la vita dell attrezzatura e un sensibile danno biologico ai lieviti in fermentazione. Solo la tecnologia a spirale TECNOTANK è in grado di superare le problematiche tradizionali e rispondere con un prodotto adatto ad offrire vantaggi reali alla moderna azienda alimentare.
I VANTAGGI DELLA TECNOLOGIA TECNOTANK A pari spessore del fasciame, maggiore resistenza strutturale Camicie di controllo temperatura con migliori prestazioni grazie alla maggiore efficienza (+60%) del flusso di scambio termico grazie allo spessore più ridotto a parità di resistenza strutturale Risparmio economico per tutta la vita del serbatoio grazie ai minori costi di gestione Facile pulizia che permette sanitizzazione automatica e minori costi di manutenzione Costruzione asettica senza portella di ispezione sul fasciame Maggiore rigidità del fasciame rispetto alla pressione e al vuoto Nessuna saldatura orizzontale fonte di incrostazioni Nessuna saldatura verticale fonte di rotture del fasciame Mancanza di incroci nelle saldature (nessun punto critico di rottura) Costruzione senza interstizi Nessun processo manuale fonte di possibili difetti nell assemblaggio Processo di saldatura automatica in continuo senza puntatura preliminare e senza nessuna interruzione. Laminatura automatica a freddo delle saldature del fasciame Analisi strutturale a elementi finiti (FEM) per una maggiore sicurezza L alta qualità ottenuta permette di utilizzare i serbatoi a spirale in piena conformità con le più stringenti norme sulla sicurezza e igiene alimentare ed è la sola tecnologia che permette la realizzazione con reali vantaggi economici di cantine a pulizia e sanitizzazione completamente automatizzate. zona saldata esterno serbatoio zona saldata interno serbatoio
COMPARAZIONE TRA LA RESISTENZA STRUTTURALE DEL FASCIAME TECNOTANK DI TECNOGEN E IL FASCIAME TRADIZIONALE AD ANELLI SOVRAPPOSTI Introduzione: Uno degli aspetti critici nel processo di saldatura è la fase di puntatura e la precisione di allineamento dei bordi delle lamiere. I sistemi manuali che sono normalmente messi in atto per questo tipo di operazioni soffrono inesorabilmente dell errore umano e della congenita imprecisione insita in tutte le operazioni manuali. La costruzione a spirale Tecnogen ha eliminato la fase della puntatura ed accoppia i bordi delle lamiere a saldare in modo automatico attraverso un sistema di movimentazione a rulli. La saldatura viene effettuata con parametri controllati derivati dall esperienza reale e tutto il processo viene periodicamente certificato nel rispetto delle norme EN ISO. Inoltre la costruzione a spirale continua con processo di saldatura TIG elimina tutti gli incroci delle giunzioni dal fasciame garantendo uno standard qualitativo di assoluta importanza e che risulta migliore di quello ottenibile mediante tecnologie tradizionali. Il design dei serbatoi con costruzione a spirale è coperto dal brevetto internazionale World Intellectual Property Organization (WIPO) N DM/061 820, DMA 005584, la tecnologia applicata dal Brevetto di Invenzione Industriale TN99A000012. Efficienza dei giunti saldati: Nelle analisi strutturali in accordo con la direttiva 97/23/CE (PED) e con la norma EN ISO 13445-3, le quali in generale sono utilizzate per determinare lo spessore da impiegare nello sviluppo di serbatoi saldati di tipo atmosferico e a pressione, si indica un coefficiente (z) che tiene conto della qualità delle saldature rispetto alla lamiera di base in casi di comune utilizzo: questo rapporto varia normalmente 0.7 a 0.85. L alta tecnologia del sistema di saldatura impiegato da TECNOGEN è garantito dalla certificazione WPAR emessa da un ente notificato CE (in accordo con la norma EN ISO 15614-1): questa certificazione permette di utilizzare nel calcolo di dimensionamento un coefficiente di saldatura z = 1. Questo offre un preciso vantaggio in quanto consente di non sprecare inutilmente acciaio inox per ovviare a difetti ed inefficienze costruttive.
Condizioni al contorno e carichi applicati nel modello FEM: Applicazione di una pressione all interno. Comparabile con la pressione idrostatica generate da un fluido o con la pressione interna generate da un gas. Fasciame Tradizionale Fasciame a Spirale Nel dettaglio del fasciame, si nota che gli incroci nelle saldature della costruzione tradizionale produce stress concentrati che non sono presenti nella costruzione a spirale. Fasciame Tradizionale Fasciame a Spirale
Conclusioni dell analisi FEM: La FEM suggerisce che, meccanicamente parlando, la costruzione a spirale permette un miglioramento in termini di risparmio sul materiale impiegato pari a: (3.501/2.98-1)*100 = 17.5 % La macchina brevettata da Tecnogen produce una saldatura a spirale che è certificata di Classe 1. Rispetto a una saldatura di Classe 0.70 (standard EN ISO 13445), per un fasciame con spessore 1 mm abbiamo : 1*(1+0.175) = 1.175 incremento dovuto alla maggiore resistenza meccanica. 1.175*(1+0.3) = 1.527 secondo incremento dovuto alla classe di saldatura. Questo suggerisce che la struttura con costruzione a spirale ha un incremento globale in termini di resistenza pari al 52.7% Conclusioni Analitiche (secondo la norma VSR Italiana): Per semplicità di calcolo si consideri un serbatoio cilindrico senza alcuna apertura sul fasciame, con un diametro D e = 3500 mm, con altezza della parte cilindrica 8000 mm e sottoposto a una sovrappressione interna pari a 0.08 MPa. In tutti i casi in esame: p ( pressione applicata ) = 0,08 + 8000/100.000 = 0,16 Mpa R p (02) (modulo di snervamento a T ambiente) = 206 N/mmq f (resistenza di calcolo = R p (02)/ 1,5) = 137 N/mmq Per il fasciame a costruzione tradizionale con z=0.85 e z=0.70: S o 0,85 = (p x D e )/(2 x f x z+p) = (0,16 x 3500)/(2 x 137 x 0,85 + 0,16) = 2,40 mm con una tolleranza nello spessore della lamiera di 0,25 mm, lo spessore minimo adottabile è pari a: 2,40 + 0,25 2,65 mm 3 mm (z=0,85) S o 0,70 = (p x D e )/(2 x f x z+p) = (0,16 x 3500)/(2 x 137 x 0,70 + 0,16) = 2,92 mm
con una tolleranza nello spessore della lamiera di 0,25 mm, lo spessore minimo adottabile è pari a: 2,92 + 0,25 3,17 mm 3,5 mm (z=0,70) Nel caso del fasciame a spirale Tecnogen con z=1,0: S o 1,0 = (p x D e )/(2 x f x z+p) = (0,16 x 3500)/(2 x 137 x 1,0 + 0,16) = 2,04 mm con una tolleranza nello spessore della lamiera di 0,25 mm, lo spessore minimo adottabile è pari a: 2,04 + 0,25 2,29 mm 2,5 mm (z=1,0) Il beneficio è un risparmio nello spessore del metallo impiegato di 0,5 mm o 1,0 mm in relazione al valore di z, il che riferito all intero corpo e ai fondi porta rispettivamente a una riduzione in peso pari a 350 kg e 700 kg. Il risparmio in termini di spessore del fasciame è dal 16,67% con z=0,85 fino al 28,57% per z=0,70. Nota: Gli esempi sopra riportati sono puramente numerici: in questi non sono tenuti in conto né le aperture sul fasciame, che normalmente vanno a incrementare lo spessore minimo impiegabile, né le dimensioni totali del serbatoio che possono richiedere l impiego di fasciame più spesso. Il sistema di controllo adottato da Tecnogen permette la tracciabilità dei materiali impiegati e per questo é possibile identificare le lamiere impiegate per ogni commessa. Il sistema di calcoli standardizzati utilizzati dall azienda per questo tipo di serbatoi (ricadenti nelle eccezioni previste dalla direttiva 97/23/EC) permette di utilizzare il valore (02) di R s al posto di R p nelle formule precedenti. Ciò permette di ridurre ulteriormente lo spessore impiegato nella costruzione: questo è possibile in accordo con quanto eninciato nel prossimo paragrafo. Rigidità della struttura: La saldatura a spirale continua risulta un elemento strutturale rinforzante nel fasciame del serbatoio: se questo elemento nel caso di pressione interna ha scarsa importanza, esso assume un peso diverso in relazione all applicazione di pressione esterna o depressione che può risultare nella fase di scarico del prodotto contenuto. In fase di costruzione, esso rende anche possibile la manipolazione di grandi fasciami, nonostante lo spessore ridotto, grazie all incremento di rigidità dei semilavorati. Questo permette di abbassare il rapporto per il dimensionamento dei fasciami indicato dalla norma VSR da s 0,01 x D i a s 0,006 x D i
fasciami a spirale TECNOTANK con camicie controllo temperatura