IT201800002869A1

IT201800002869A1 - Unità di concia per la valutazione del ciclo vita comprendente un bottale

Info

Publication number: IT201800002869A1
Application number: IT102018000002869A
Authority: IT
Original assignee: Vallero Int S P A; Synesis Soc Consortile A Responsabilita Limitata; Spin 360 S R L
Priority date: 2018-02-20
Filing date: 2018-02-20
Publication date: 2019-08-20
Also published as: EP3527674A1; EP3527674B1

Description

Unità di concia per la valutazione del ciclo vita comprendente un bottale Tanning unit for life cycle assessment comprising a drum

DESCRIZIONE

CAMPO TECNICO

La presente invenzione riguarda un’unità di concia comprendente un bottale, una pluralità di sensori e un’unità elettronica per consentire il monitoraggio di parametri rilevanti per la valutazione dell’impatto ambientale e, in particolare, della valutazione del ciclo vita e la relativa elaborazione.

La presente invenzione riguarda inoltre un metodo per aggiornare un bottale già installato fornendo un kit allo scopo di consentire il monitoraggio di parametri rilevanti per la valutazione dell’impatto ambientale.

STATO DELL'ARTE

E’ sentita l’esigenza di monitorare le risorse impiegate nei processi produttivi di concia della pelle per individuare un eventuale utilizzo poco efficiente di risorse come acqua, energia, prodotti chimici, etc. e per diminuire i prodotti inquinanti nei fluidi di scarico.

SCOPI E RIASSUNTO DELL'INVENZIONE

Lo scopo della presente invenzione è di perfezionare il monitoraggio del processo di concia in modo da consentire un impiego più efficiente delle risorse, in particolare delle risorse con impatto ambientale.

Lo scopo della presente invenzione è raggiunto tramite un’unità per la concia comprendente un bottale, una pluralità di sensori fra cui uno o più di, in qualsiasi combinazione, un contatore di acqua di carico, un contatore di energia elettrica assorbita dal bottale, un sensore del peso del lotto di materiale grezzo di carico, un sensore della temperatura di processo nel bottale, un sensore del peso di solidi di scarto, un contatore di acqua scaricata dal bottale, una stima dell’aria scaricata sulla base del volume occupato nel bottale dalla pelle e dal bagno di processo e un’unità di controllo elettronico programmata per elaborare una valutazione del ciclo vita (LCA) e/o il costo del ciclo di vita (LCC) sulla base dei segnali ricevuti dai sensori e, preferibilmente, della stima di aria scaricata. In particolare, è presente un dispositivo di separazione dal bagno di concia dei rifiuti solidi generati durante l’uso del bottale e un dispositivo di raccolta di tali rifiuti solidi, cui il sensore di peso dei rifiuti è collegato.

Preferibilmente, la valutazione del ciclo vita e del costo del ciclo vita con riferimento al settore della pelle viene eseguita dall’unità elettronica ottenendo elaborazioni conformi ai requisiti di standard internazionali secondo un esempio non limitativo ISO 14040, ISO 14044 e ISO 14025, la terza delle quali rimanda in particolare alle ‘regole di categoria prodotto’ (PCR), necessarie ad elaborazioni di dati per specifiche categorie di manufatti o intermedi. Un esempio di regole di categoria prodotto specifiche per la pelle è rappresentato dalla norma EN 16887, versione 2.0 – 2011:13, e dalle PCR del Sistema EPD “PRODUCT CATEGORY RULES ACCORDING TO ISO 14025 - PRODUCT GROUP: UN CPC 2912 FINISHED BOVINE LEATHER” versione 2.0.

Preferibilmente, il bottale comprende un elemento rotante cavo in cui avvengono i processi chimico-fisici della concia e un collettore fisso, collegato fluidicamente con l’interno dell’elemento rotante e configurato per prelevare campioni di fluido e dei sensori per rilevare tracce di agenti chimici per generare dati sul fluido in transito nel collettore. In particolare, tramite un circuito fluidico chiuso, nel collettore fisso ricircola fluido di processo proveniente dall’elemento rotante e che, dopo il transito nella vasca fissa, ritorna nell’elemento rotante per azione di gravità oppure di un’apposita pompa (versione non illustrata).

Preferibilmente, l’unità di controllo elettronico è programmata per processare i segnali dei sensori in modo da elaborare dati relativi a ciascun lotto di trattamento processato dal bottale.

Secondo la presente invenzione, è inoltre possibile aggiornare un bottale già installato in un impianto per la concia, tramite un metodo comprendente le fasi di collegare a un dispositivo di raccolta di rifiuti solidi un sensore per misurare la quantità di rifiuti solidi;

collegare al detto sensore un’unità programmata per elaborare una valutazione del ciclo vita (LCA) e/o del costo del ciclo di vita (LCC) sulla base dei segnali ricevuti da un contatore di acqua di carico, un contatore di energia elettrica assorbita dal bottale, un sensore del peso del lotto di materiale grezzo di carico, un sensore della temperatura di processo nel bottale, un sensore del peso di solidi di scarto, un contatore di acqua scaricata dal bottale e, preferibilmente, sulla base della stima di aria impiegata nel bottale.

Ulteriori vantaggi della presente invenzione sono presentati Nella descrizione e nelle rivendicazioni dipendenti.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

L’invenzione è descritta nel seguito sulla base di esempi non limitativi illustrati a puro scopo esplicativo nei disegni annessi, che si riferiscono rispettivamente a:

- Fig. 1 uno schema funzionale dell’unità di concia secondo la presente invenzione;

- Fig. 2 un’immagine raffigurante i dati dei sensori e le quantità elaborate dall’unità di controllo elettronico;

- Fig. 3 una sezione lungo un piano verticale di un bottale secondo una prima forma di realizzazione; e

- Fig. 4 una sezione lungo un piano verticale di un bottale secondo un’ulteriore forma di realizzazione

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE

In figura 1 è illustrata schematicamente un’unità per la concia comprendente un bottale 1, un’unità di controllo elettronico 2 e un’interfaccia utente 3.

L’unità di controllo elettronico 2 può essere a bordo del bottale 1 oppure remota, eventualmente integrata in un’unità di controllo elettronico (non illustrata) per il monitoraggio delle attività di processo, e.g. cicli di lavoro dipendenti dal tipo di pelle da processare, i.e. bovina, ovina etc., allarmi di malfunzionamento e simili, del bottale 1 e/o di una linea di processo più complessa di cui il bottale 1 fa parte. La trasmissione dati fra il bottale 1 e l’unità di controllo elettronico 2 può essere operata sia tramite cavi che senza fili. Analogamente accade con la trasmissione dati fra l’unità di controllo elettronico 2 e l’interfaccia utente 3, che può essere a bordo del bottale 1 e/o in una postazione remota e fissa (non illustrata) e/o un dispositivo mobile, ad esempio un dispositivo personale mobile, collegato in remoto senza fili all’unità di controllo elettronico 2.

In particolare, il bottale 1 comprende un telaio di supporto principale 4, un elemento rotante 5 per accogliere una quantità predefinita di materiale grezzo da processare tramite processi chimico-fisici, una pluralità di sensori per il controllo dei processi chimico-fisici (figura 2) e uno o più attuatori per condurre l’elemento rotante 5 ed eseguire eventuali ulteriori automazioni.

Alcune quantità o parametri di processo, ad esempio la temperatura del bagno di acqua e sostanze chimiche di concia, come ad esempio solfuri, calce, sali di cromo o di metalli leggeri, tingenti all’anilina, ingrassanti, correttori di PH etc. il peso di un lotto produttivo di pelle grezza, la quantità d’acqua in ingresso e il peso delle sostanze chimiche del bagno di processo, sono rilevati, secondo la presente invenzione, tramite sensori collegati in scambio dati all’unità di controllo elettronico 2. Tali sensori possono essere a bordo del bottale 1 oppure essere disposti in remoto rispetto al bottale 1 ma in ogni caso collegati in scambio dati all’unità di controllo elettronico 2. Ciò è ad esempio mostrato nella parte sinistra di figura 2.

Inoltre, l’unità di controllo elettronico 2 riceve dati da ulteriori sensori per monitorare quantità e fattori impiegati nella valutazione del ciclo di vita (LCA) e del costo di ciclo di vita (LCC). In particolare (parte destra di figura 2) è misurata inoltre la quantità di acqua di scarico e di rifiuti solidi.

Secondo una forma di realizzazione ulteriormente perfezionata, l’unità di controllo elettronico 2 elabora, ai fini della valutazione di ciclo di vita (LCA) e del costo del ciclo di vita (LCC), la quantità e qualità di sostanze chimiche nelle acque di scarico, ad esempio delle sostanze risultanti dopo le reazioni chimiche di concia, come cromo residuo etc.

Tali quantità possono essere rilevate sia fuori dalla linea di processo per essere ricevute dall’unità di controllo elettronico 2 o tramite immissione manuale o tramite acquisizione dati senza fili, ad esempio sulla base di analisi di laboratorio eseguite su campioni del bagno dell’elemento rotante 5 prelevati in una o più fasi del processo eseguito dal bottale 1, ad esempio al termine di tale processo. Alternativamente, uno o più sensori sono montati a bordo del bottale 1 e sono collegati all’unità di controllo elettronico 2 in scambio dati. Preferibilmente, l’unità di controllo elettronico 2 è inoltre programmata per stimare l’aria impiegata nel bottale sulla base di un modello matematico, ad esempio basato sulla sottrazione al volume interno di lavoro dell’elemento rotante 5, del volume occupato dal carico di pelli, acqua, sostanze chimiche di processo etc. o è collegato ad un sensore volumetrico che misura l’aria in uscita dal bottale, nel caso in cui questa sia convogliata in sistema di disinquinamento.

L’unità di controllo elettronico 2 acquisisce i segnali dei sensori e degli ulteriori parametri eventualmente inseriti tramite l’interfaccia utente ed elabora i relativi dati, in particolare combinandoli con librerie digitali memorizzate, eventualmente proprietarie e aggiornabili, relative ad esempio a prezzo medio dell’energia elettrica, dell’acqua etc.; alla produzione equivalente di anidride carbonica per Kg di materiale grezzo processato, al prezzo dei prodotti chimici impiegati, etc. in modo da calcolare indici, parametri e fattori necessari alla valutazione del ciclo vita (LCA) e al costo di ciclo vita (LCC), ad esempio secondo le norme citate nei paragrafi precedenti.

La figura 3 illustra una forma preferita di realizzazione del bottale 1, in cui il telaio di supporto 3 comprende un primo e un secondo montate 10, 11 e definisce un asse di rotazione A dell’elemento rotante 5. Quest’ultimo comprende condotti periferici 12 interni aventi porte 13 di ingresso e uscita del bagno di concia distanziate radialmente dall’asse A in modo che, durante la rotazione, per azione di gravità il bagno entri nei condotti 12 quando le relative porte transitano in una zona inferiore I e fuoriesca verso la pelle da trattare quando le relative porte transitano in una zona superiore S. I condotti 12 convergono inoltre verso un collettore 15 fisso in cui una quantità di bagno fluisce continuamente provenendo dall’interno del bottale durante il funzionamento dell’elemento rotante 5 perché messo in riciclo dalla rotazione del bottale stesso. In particolare, è prevista una tenuta a strisciamento fra l’elemento rotante 5 e il collettore 15 per evitare perdite di fluido del bagno verso l’ambiente esterno. Tale tenuta circonda una pluralità di porte 16 dei condotti 12 disposte a una quota verticale compresa fra la massima quota verticale di una porta 13 e la minima quota verticale della porta 13, in modo che una portata del bagno raggiunga il collettore 15 per gravità mentre il relativo condotto 12 raggiunge la zona superiore S e, sempre per gravità poiché il collettore 15 si trova ad una quota superiore rispetto alla zona inferire I, un flusso di bagno raggiunga nuovamente, attraverso una porta 13, la pelle grezza per proseguire il processo.

Preferibilmente, almeno il sensore di temperatura è disposto nel collettore 15. Inoltre, una cella di carico interposta fra il telaio 3 e l’elemento rotante 5 consente di misurare un lotto di materiale grezzo quando viene caricato nel bottale prima dell’aggiunta dell’acqua e degli agenti chimici. L’acqua in ingresso viene vantaggiosamente misurata tramite un contatore collegato a un condotto d’ingresso 17 dell’elemento rotante 5 concentrico all’asse A e collegato a un miscelatore di acqua calda tramite tenuta a fluido strisciante. Inoltre, l’energia elettrica assorbita può essere rilevata tramite il monitoraggio dell’inverter che controlla il motore elettrico collegato all’elemento rotante 5.

E’ possibile pesare non in linea le quantità dei singoli agenti chimici da aggiungere nel bottale al materiale grezzo e inserire manualmente i dati tramite l’interfaccia utente 3 oppure collegare in scambio dati con l’unità di controllo elettronico 2 una bilancia non illustrata.

E’ inoltre possibile prelevare campioni del bagno dal collettore 15 per eseguire le analisi chimiche dei residui presenti oppure installare nel collettore 15 appositi sensori in grado di rilevare tipologia e quantità di sostanze chimiche presenti nel bagno. Analogamente, è possibile eseguire analisi chimiche fuori linea o tramite sensori degli aeriformi aspirati tramite una cappa prima dell’apertura dell’elemento rotante 5 e inserire i relativi dati tramite l’interfaccia utente 3 o tramite acquisizione dati automatica in modo che l’unità di controllo 2 possa tenerne conto.

La figura 4 illustra una forma di realizzazione in cui il collettore 15 comprende un dispositivo di separazione solido-liquido 20 funzionante in continuo per estrarre gli scarti solidi che si staccano dalle pelli a causa dell’azione meccanica del bottale, e.g. carnicci, filamenti, rasature etc. dal flusso di bagno transitante nel collettore stesso. Preferibilmente, una cella di carico collegata in scambio dati con l’unità di controllo elettronico 2 può essere disposta nella zona di raccolta degli scarti solidi del dispositivo di separazione 20 per pesare tali scarti.

Secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione, il dispositivo di separazione 20 comprende una semicilindro forato avente all’interno una elica in acciaio inox Aisi 316 inclinata a spirale di Archimede, per intercettare il flusso del bagno in uscita dall’elemento rotante 5. Tale dispositivo provoca la pressoché totale separazione degli scarti solidi dal fluido.

In particolare, gli scarti solidi vengono raccolti da una coclea 22, fatti salire gradualmente verso l’alto attraverso il semicilindro inclinato, parzialmente disidratati e in alto, scaricati per cadere verso un contenitore di raccolta 24, che viene raggiunto per gravità dai rifiuti solidi.

Secondo un’alternativa non illustrata, è possibile che il bottale 1 sia svuotato in una vasca di lavaggio avente una griglia per evacuare il bagno di concia e trattenere la pelle processata e i rifiuti solidi. Dopo che le pelli sono state lavate e asportate, la griglia trattiene gli scarti solidi che possono così essere pesati. In questo caso, la griglia svolge sia la funzione di separare il bagno di concia dai rifiuti solidi che la funzioni di raccogliere tali rifiuti per consentirne il peso tramite il rispettivo sensore.

E’ inoltre possibile aggiornare un bottale già in uso presso un impianto di processo di pelli per consentire l’LCA e il calcolo dell’LCC. Dal momento che esistono numerose configurazioni di bottali, che spaziano da una versione puramente meccanica sprovvista di qualsiasi sensore, alle versioni più complete, che comprendono una pluralità di sensori per il monitoraggio del processo, occorre principalmente collegare un’unità di controllo elettronico opportunamente programmata secondo quanto indicato nei paragrafi precedenti a un contatore di acqua di carico, un contatore di energia elettrica assorbita dal bottale, un sensore del peso del lotto di materiale grezzo di carico, un sensore della temperatura di processo nel bottale, un sensore del peso di solidi di scarto, e un contatore di acqua scaricata dal bottale; e fornire sia il dispositivo di separazione che il dispositivo di raccolta dei solidi di scarto. Inoltre, sulla base dell’effettiva strumentazione già presente a bordo del bottale da aggiornare, occorre fornire i sensori mancanti. Preferibilmente, occorre fornire il sensore di peso da collegare al dispositivo di raccolta degli scarti solidi e/o il contatore per misurare la quantità di fluido scaricata dal bottale dopo il processo.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Unità di concia comprendente un bottale (1), un dispositivo di separazione (20) fra il bagno di concia e i rifiuti solidi generati in uso nel bottale (1), un’unità di controllo elettronico (2) e una pluralità di sensori collegati in scambio dati con l’unità di controllo, in cui l’unità di controllo (2): a. è collegata in scambio dati con la pluralità di sensori fra cui almeno con un sensore di portata per l’acqua in ingresso al bottale; un sensore di portata per il fluido scaricato dal bottale dopo il processo; un contatore di energia elettrica assorbita dal bottale (1) e un sensore per il peso dei rifiuti solidi collegato a un dispositivo di raccolta (24) dei rifiuti solidi intercettati dal dispositivo di separazione (20); ed b. è programmata per processare i dati ricevuti tramite i sensori ed eventuali altri dati ricevuti tramite un’interfaccia utente oppure tramite acquisizione dati e fornire dati di valutazione del ciclo di vita (LCA) e/o di costo del ciclo di vita (LCC).
2. Unità di concia secondo la rivendicazione 1, in cui il dispositivo di separazione (20) e il dispositivo di raccolta (24) sono distinti e configurati in modo che il dispositivo di raccolta (24) sia raggiunto per gravità dai rifiuti solidi raccolti dal dispositivo di separazione (20).
3. Unità di concia secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il bottale (1) comprende collettore fisso (15) collegato fluidicamente all’elemento rotante (5) per ricevere un flusso di fluido di processo mentre il bottale (1) è in uso e almeno un sensore di analisi chimica montato nel collettore fisso (15).
4. Metodo di aggiornamento di un bottale comprendente le fasi di: collegare a un dispositivo di raccolta di rifiuti solidi (24) un sensore del peso di solidi di scarto generati durante l’uso del bottale; collegare al detto sensore un’unità di controllo programmata per elaborare una valutazione del ciclo vita (LCA) e/o del costo del ciclo di vita (LCC) sulla base dei segnali ricevuti da un contatore di acqua di carico, un contatore di energia elettrica assorbita dal bottale, un sensore del peso del lotto di materiale grezzo di carico, un sensore della temperatura di processo nel bottale, il sensore del peso di solidi di scarto, un contatore di fluido scaricato dal bottale.
5. Metodo di aggiornamento di un bottale comprendente le fasi di: collegare a uno scarico un contatore di fluido scaricato dopo il processo nel bottale; collegare al detto sensore un’unità di controllo programmata per elaborare una valutazione del ciclo vita (LCA) e/o del costo del ciclo di vita (LCC) sulla base dei segnali ricevuti da un contatore di acqua di carico, un contatore di energia elettrica assorbita dal bottale, un sensore del peso del lotto di materiale grezzo di carico, un sensore della temperatura di processo nel bottale, il sensore del peso di solidi di scarto, il contatore di fluido scaricato dal bottale dopo il processo.
6. Metodo di elaborazione del ciclo vita (LCA) e/o del costo del ciclo di vita (LCC) per un’unità secondo la rivendicazione 1, comprendente la fase di raccogliere i solidi di scarto di uno o più lotti di lavorazione e di misurarne il peso.
7. Metodo di elaborazione del ciclo vita (LCA) e/o del costo del ciclo di vita (LCC) per un’unità secondo la rivendicazione 1, comprendente la fase di misurare la quantità di fluido scaricato dal bottale dopo il processo.