IT201900001721A1

IT201900001721A1 - Apparato e metodo per la pulitura di impianti industriali

Info

Publication number: IT201900001721A1
Application number: IT102019000001721A
Authority: IT
Inventors: Alessandro Bertin
Original assignee: Gruppo Dekos S R L
Priority date: 2019-02-06
Filing date: 2019-02-06
Publication date: 2020-08-06

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“APPARATO E METODO PER LA PULITURA DI IMPIANTI INDUSTRIALI”

Campo tecnico

La presente invenzione si riferisce al campo tecnico della pulitura di impianti industriali. Con maggiore dettaglio, la presente invenzione si riferisce al campo tecnico della pulitura di quelle parti di un impianto industriale che possono essere definite come parti “sensibili alla pulitura”. Con i termini “sensibili alla pulitura” secondo la presente invenzione ci si riferisce a quelle parti di un impianto industriale che per loro natura possono essere danneggiate o deformate dalle operazioni stesse oggi note per la rimozione dello sporco e delle impurità accumulate. Ancora più nel dettaglio, volendo citare un esempio di un componente “sensibile alla pulitura” di un impianto industriale, il campo tecnico della presente invenzione si riferisce alla pulitura di scambiatori di calore industriali fra i quali possono essere citati i radiatori (dissipatori di calore ventilati liquidi/aria), gli scambiatori di calore a fascio tubiero e i recuperatori di calore.

Stato dell’arte

Come noto per garantire l’alta efficienza degli impianti industriali, per esempio di una raffineria, è necessario provvedere alla periodica pulitura della parti che compongono l’impianto. In particolare, le parti maggiormente interessate da tali operazioni di pulitura periodica sono quelle parti dell’impianto ove vi è un maggiore deposito e accumulo di sporco e impurità. Parti particolarmente soggette a tale deposito e accumulo di sporco e impurità sono per loro natura gli scambiatori di calore. Infatti, in generale, in tali componenti vi sono almeno due fluidi che scorrono lungo ampie superfici di scambio termico e in cui ulteriormente è prevista una fitta rete di palette parallele configurate per creare turbolenza nel flusso e/o disperdere maggiormente il calore. Come noto sia sulle superfici di scambio termico, sia nella rete di palette si deposita periodicamente della sporcizia che deve essere rimossa. Infatti se non rimossa tale sporcizia può bloccare il corretto flusso di un fluido o creare un ponte termico nella rete di palette che abbatte il potere dispersivo delle palette stesse. In tali parti, come anche in molte altre parti di un impianto industriale, vi è quindi l’esigenza di effettuare una periodica pulitura. Attualmente sono note due differenti tipologie di pulitura utilizzate a tal fine. La prima tipologia prevede l’utilizzo di sistemi di tipo meccanico mentre la seconda prevede l’azione di prodotti chimici.

Gli interventi oggi utilizzati di tipo meccanico prevedono l’utilizzo di mole abrasive, sabbiatrici o idropulitrici in cui tali idro-pulitrici operano ad alte pressioni (dell’ordine dei 60-100 bar). Gli interventi di tipo chimico sono sostanzialmente basati sull’interazione di acidi o solventi tamponati e detergenti al fine di disciogliere le impurità.

Ebbene tutte queste tecniche note elencate presentano degli inconvenienti. L’utilizzo di mole abrasive o sabbiatrici, in cui viene utilizzato silicio o quarzo o altri materiali definibili “duri” (ossia con un grado di durezza pari o superiore a 8 secondo la scala di Mohs), crea una notevole abrasione o degrado delle superfici interessate dal trattamento. L’utilizzo di idro-pulitrici ad alte pressione (come riportato in precedenza oggi è solito lavorare tra i 60 e i 100 bar di pressione) deformano localmente le superfici interessate dal trattamento. Circa le procedure chimiche, queste ultime possono non solo disciogliere le sporcizie ma anche corrodere le superficie stesse dell’impianto. Inoltre la pericolosità legata all’utilizzo di composti chimici obbliga il personale ad utilizzare dispositivi di protezione molto sofisticati. Infine, entrambe le tipologie di pulitura causano la dispersione di prodotti nocivi nell’ambiente e obbligano a sostenere elevati costi per la dismissione dei rifiuti.

E’ doveroso sottolineare che tutti i suddetti inconvenienti sono ulteriormente rafforzati quando i componenti da trattare sono scambiatori calore industriali come i radiatori (dissipatori di calore ventilati liquidi/aria), gli scambiatori di calore a fascio tubiero e i recuperatori di calore. Infatti tali componenti sono realizzati con metalli molto costosi (come per esempio rame e ottone) e in alcune parti presentano spessori molto sottili (spessori alti ridurrebbero lo scambio di calore) non in grado di resistere senza deformarsi all’urto di elevante pressioni (60-100 bar) o di materiali particolarmente duri (scala di Mohs uguale o maggiore di 8).

Descrizione dell’invenzione

A partire da tale tecnica nota vi è quindi oggi l’esigenza di realizzare un sistema e un metodo per la pulitura di impianti industriali, in particolare per la pulitura di scambiatori calore industriali come i radiatori (dissipatori di calore ventilati liquidi/aria), gli scambiatori di calore a fascio tubiero e i recuperatori di calore, in grado di superare gli inconvenienti in precedenza elencati presenti nelle tecniche di pulitura oggi utilizzate.

In accordo con tali scopi, la presente invenzione è relativa a un apparato per la pulitura di impianti industriali, in particolare per la pulitura di dissipatori di calore ventilati liquidi/aria, scambiatori di calore a fascio tubiero e i recuperatori di calore, in cui l’apparato comprende:

- un serbatoio configurato per contenere un materiale di pulitura in forma di polvere e avente durezza inferiore a 4 della scala Mohs;

- un compressore configurato per alimentare aria pressurizzata nel serbatoio;

- un erogatore configurato per erogare contro l’impianto industriale una mistura di pulitura composta da aria pressurizzata e materiale di pulitura;

- un circuito pneumatico che collega fra loro il serbatoio, il compressore e l’erogatore e comprendente una prima valvola di regolazione della pressione e una seconda valvola di regolazione del rapporto fra aria pressurizzata e materiale di pulitura nella mistura di pulitura.

Secondo l’aspetto principale dell’invenzione il compressore e le valvole sono configurate in modo tale che la mistura di pulitura sia erogata dall’erogatore ad una pressione compresa fra i 2 e i 4 bar.

Vantaggiosamente in tal modo, ossia grazie all’effetto sinergico della presenza di materiale di pulitura in polvere avente durezza inferiore a 4 della scala Mohs e della bassa pressione di erogazione della mistura di pulitura compresa fra 2 e 4 bar, l’asportazione della sporcizia, di residui di verniciatura, pellicole, oli, grassi ecc, avviene in modo delicato e con una velocità ed efficienza superiore rispetto alle parallele tecniche di pulitura oggi note. Tale pulitura “dolce” risulta particolarmente vantaggiosa nei componenti definiti nel preambolo della presente descrizione come sensibili alla pulitura tradizionale, ovvia i dissipatori di calore ventilati liquidi/aria, gli scambiatori di calore a fascio tubiero e i recuperatori di calore. Tuttavia la tecnologia della presente invenzione può essere applicata a molti impianti o parti di impianti industriali aventi diverse tipologie di superfici da lavorare perché non genera scintillio, scariche elettrostatiche ne fumi tossici. In tal senso la presente invenzione può essere implementata anche in aree a rischio di incendio o esplosione.

Enunciato il principio generale della presente invenzione (utilizzo materiale con durezza inferiore a 4 della scala Mohs ed erogazione sotto i 4 bar) è possibile ora passare in rassegna gli elementi elencati in precedenza per ulteriori dettagli.

In particolare quale materiale di pulitura idoneo la Richiedente ha identificato uno dei seguenti materiali o una mistura di almeno due dei seguenti materiali: bicarbonato di sodio, bicarbonato di calcio e bicarbonato di magnesio.

Vantaggiosamente tali materiali sono inerti, atossici e non inquinanti, quindi non nocivi in alcun modo per l’organismo umano e non pericolosi per l’ambiente.

Secondo una forma preferita di attuazione dell’invenzione a valle del compressore (per esempio un motocompressore da 4,5 m3/min) il circuito pneumatico si biforca in due condotti in cui il primo sfocia nel serbatoio per mettere in pressione la polvere e sollecitarne l’uscita dal serbatoio mentre il secondo sfocia nella seconda valvola alimentata anche dalla mistura di polvere e aria in uscita dal serbatoio. In corrispondenza della suddetta biforcazione è presente la prima valvola in forma di due regolatori pneumatici che è configurata per controllare la pressione nei suddetti due condotti. Sono possibili regolazione per variare a seconda delle esigenze in modo indipendente le pressione diretta verso il serbatoio (detta pressione di solido perché destinata a movimentare la polvere) e la pressione diretta alla seconda valvola (detta pressione di flusso perché sarà principalmente la pressione che porterà la mistura di pulitura all’erogatore). Anche la seconda valvola può essere regolabile per variare a piacere il rapporto fra aria pressurizzata e polvere di pulitura uscita dal serbatoio. Tale seconda valvola infatti può essere una valvola di dosaggio pneumatica che determina la quantità del polvere da inserire nella miscela. A valle della seconda valvola vi è quindi un condotto collegato con l’erogatore del tipo a manica di lavoro manovrabile da un operatore. Tale erogatore può essere del tipo con ugello tondo o a becco d’oca ed è comunque configurato per evitare la generazione di turbolenze e l’erogazione di un flusso laminare omogeneo avente stessa efficacia lungo tutta la zona di erogazione.

Secondo una variate l’apparato può comprendere anche un circuito idraulico configurato per alimentare acqua all’erogatore in modo tale da consentire l’erogazione contro l’impianti industriali di una mistura nebulizzata di acqua, materiale di pulitura e aria pressurizzata. Secondo tale variante il circuito idraulico comprende una pompa, un primo condotto configurato per collegare un serbatoio di acqua o la rete idrica alla pompa e un secondo condotto configurato per collegare la pompa all’erogatore.

Infatti l’aggiunta di una nebulizzazione di acqua può risultare vantaggiosa in alcune condizioni.

Infine, in presenza del suddetto circuito idraulico l’apparato può comprendere anche un condotto addizionale configurato per collegare il compressore alla pompa.

A partire dall’apparato come descritto in precedenza secondo la presente invenzione, il metodo ivi implementato per la pulitura di impianti industriali, in particolare per la pulitura di dissipatori di calore ventilati liquidi/aria, scambiatori di calore a fascio tubiero e i recuperatori di calore, risulta assai semplice e allo stesso tempo innovativo ed efficacie. In particolare il metodo comprende quindi le fasi di:

a) prevedere un apparato come descritto in precedenza; b) caricare il serbatoio con un materiale di pulitura in forma di polvere e avente durezza inferiore a 4 della scala Mohs;

c) azionare il compressore;

d) regolare la prima e la seconda valvola in modo tale che la mistura di pulitura sia erogata dall’erogatore ad una pressione compresa fra i 2 e i 4 bar e con un rapporto ottimale di polvere e aria compressa.

In altri termini le fasi operative del metodo comprendono le fasi di settare la pressione di flusso (come definita in precedenza), settare la pressione di solido (come definita in precedenza), settare la quantità di polvere da erogare (eventualmente con un ugello regolabile posto all’uscita del serbatoio, settare il rapporto nella mistura da erogare fra polvere e aria, regolare la distanza fra erogatore e impianto o parte di impianto da pulire. Preliminarmente è necessario analizzare lo sporco da rimuovere e selezionare la polvere più idonea di pulitura da caricare nel serbatoio.

Ovviamente, se richiesto dalle circostanze, è possibile la fase di azionare la pompa per l’erogazione dell’acqua. Descrizione di una forma di attuazione dell’invenzione Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:

– la figura 1 è un esempio di uno scambiatore di calore a fascio tubiero la cui pulitura può essere vantaggiosamente effettuata con l’innovativo apparato secondo la presente invenzione;

– la figura 2 è una vista schematica di una prima forma di attuazione dell’invenzione; e

– la figura 3 è una vista schematica di una seconda forma di attuazione dell’invenzione.

Con riferimento alla figura 1 è mostrato uno scambiatore di calore a fascio tubiero complessivamente indicato con il riferimento 10. Tale scambiatore di calore a fascio tubiero 10 comprende un involucro o mantello cilindrico 19 al cui interno è alloggiato un fascio tubiero 22 comprendente una fitta pluralità di piccoli condotti che corrono sostanzialmente paralleli all’asse del mantello fra due piastre 23 24. In corrispondenza di tali piastre sono presenti due collettori 20 21 rispettivamente di ingresso I e di uscita O per un fluido che corre all’interno dei piccoli condotti del fascio tubiero. Nel mantello viene poi alimentato (ingresso I’ uscita O’) un secondo fluido. Come noto il secondo fluido assorbe calore dal primo fluido circolante nei piccoli condotti del fascio tubiero. Oltre alle piastre di estremità 23 24 sono presenti piastre intermedie 25 di sostegno dei tubi del fascio 19 e piastre periferiche 26 per generare un moto turbolento del secondo fluido fra ingresso I’ e uscita O’. Il funzionamento di uno scambiatore di questo tipo è noto e quindi non viene qui fornito alcun ulteriore dettaglio. Ai fini della presente invenzione tale esempio è stato riportato per mostrare come la fitta rete di tubi del fascio e le relative piastre sono elementi molto delicati (i tubi sono molto sottili per massimizzare lo scambio di calore) e un’erogazione di un getto di pulitura ad alta pressione può compromettere l’integrità dello scambiatore.

Un altro esempio di scambiatore termico (non illustrato) che può essere vantaggiosamente pulito con la presente invenzione è un apparecchio definito condensatore e costituito da tubi alettati. In questo caso lo scambio avviene tra un fluido che corre all’interno dei tubi e l’ambiente esterno attraverso numerosissime alette in metallo solidali ortogonalmente ai tubi. Queste alette, solitamente in alluminio o ferro zincato, sono molto sottili ( < 1 mm.) e di conseguenza non resistono a elevate pressioni o urti abrasivi.

In figura 2 è mostrato un primo esempio di attuazione dell’invenzione ossia un apparato utile e vantaggioso per la pulitura di un parti delicate di un impianto industriale proprio come lo scambiatore di figura 1. L’apparato di figura 2 comprende un serbatoio 3 riempito di un materiale di pulitura in forma di polvere e avente durezza inferiore a 4 della scala Mohs; un compressore 4 configurato per alimentare aria pressurizzata nel serbatoio 3; un erogatore 7 configurato per erogare contro l’impianto industriale 10 una mistura di pulitura composta da aria pressurizzata e materiale di pulitura; e un circuito pneumatico che collega fra loro il serbatoio 3, il compressore 4 e l’erogatore 7. In figura 2 il circuito pneumatico comprende una prima valvola 5 di regolazione della pressione, una seconda valvola 6 di regolazione del rapporto fra aria pressurizzata e quantità del materiale di pulitura nella mistura di pulitura, un primo condotto 8 configurato per convogliare l’aria pressurizzata dal compressore 4 alla prima valvola 5, un secondo condotto 9 configurato per convogliare l’aria pressurizzata dalla prima valvola 5 al serbatoio 2; un terzo condotto 11 configurato per convogliare l’aria pressurizzata dalla prima valvola 5 alla seconda valvola 6; un quarto condotto 12 configurato per convogliare una prima mistura di materiale di pulitura e aria pressurizzata dal serbatoio 2 alla seconda valvola 6 e un quinto condotto 13 configurato per convogliare una seconda mistura di materiale di pulitura e aria pressurizzata dalla seconda valvola 6 all’erogatore 7. La lunghezza dei condotti non è determinante e di fatto può collassare anche in un semplice collegamento diretto dei componenti. In tale esempio azionato il compressore l’aria compressa raggiunge la prima valvola 5 e da tale prima valvola 5 si divide nel secondo condotto 9 e nel terzo condotto 11. La prima valvola 5 consente di regolare le pressioni presenti nei condotti, in particolare una pressione “di solido” nel secondo condotto 9 e una pressione “di flusso” del terzo condotto 11. Dal secondo condotto 9 l’aria in pressione entra nel serbatoio 2 e movimenta la polvere spingendola nel condotto 12 fino a raggiungere la valvola 6. Può essere presente un ugello regolabile all’uscita della valvola 6 (del serbatoio 2) per controllare la quantità di polvere emessa. La seconda valvola riceve quindi una mistura aria/polvere in uscita dal serbatoio 2 e aria compressa in uscita dal terzo condotto 11. La seconda valvola consente di regolare un rapporto aria/polvere da erogare nel quinto condotto 13 connesso all’erogatore 7. Come indicato nella sezione di illustrazione generale dell’invenzione, il compressore 4 e le valvole 5 6 sono configurate in modo tale che la mistura di pulitura sia erogata dall’erogatore 7 ad una pressione compresa fra i 2 e i 4 bar.

La figura 3 mostra un secondo esempio di attuazione dell’invenzione. In tale figura l’apparato di figura 2 è anche dotato di un circuito idraulico configurato per alimentare acqua all’erogatore. Naturalmente in questo caso l’erogatore 7 è configurato per erogare contro l’impianto industriale una mistura nebulizzata di acqua, materiale di pulitura e aria pressurizzata. In tale esempio di figura 3 il circuito idraulico comprende una pompa 15, un primo condotto 14 configurato per collegare un serbatoio di acqua 16 o la rete idrica alla pompa 15 e un secondo condotto 17 configurato per collegare la pompa 15 all’erogatore 7. Con linea tratteggiata è mostrato un possibile condotto addizionale 18 configurato per collegare il compressore 4 alla pompa 15.

Risulta infine evidente che all’invenzione qui descritta possono essere apportate modifiche e varianti senza uscire dall’ambito delle rivendicazioni allegate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Apparato per la pulitura di impianti industriali, in particolare per la pulitura di dissipatori di calore ventilati liquidi/aria, scambiatori di calore a fascio tubiero (10) e i recuperatori di calore; l’apparato (1) comprendendo: - un serbatoio (3) configurato per contenere un materiale di pulitura in forma di polvere e avente durezza inferiore a 4 della scala Mohs; - un compressore (4) configurato per alimentare aria pressurizzata nel serbatoio (3); - un erogatore (7) configurato per erogare contro l’impianto industriale (10) una mistura di pulitura composta da aria pressurizzata e materiale di pulitura; - un circuito pneumatico che collega fra loro il serbatoio (3), il compressore (4) e l’erogatore (7) e comprendente una prima valvola (5) di regolazione della pressione e una seconda valvola (6) di regolazione del rapporto fra aria pressurizzata e materiale di pulitura nella mistura di pulitura; in cui il compressore (4) e le valvole (5, 6) sono configurate in modo tale che la mistura di pulitura sia erogata dall’erogatore ad una pressione compresa fra i 2 e i 4 bar.
2. Apparato come rivendicato nella rivendicazione 1, in cui il circuito pneumatico comprende: - un primo condotto (8) configurato per convogliare l’aria pressurizzata dal compressore (4) alla prima valvola (5); - un secondo condotto (9) configurato per convogliare l’aria pressurizzata dalla prima valvola (5) al serbatoio (2); - un terzo condotto (11) configurato per convogliare l’aria pressurizzata dalla prima valvola (5) alla seconda valvola (6); - un quarto condotto (12) configurato per convogliare una prima mistura di materiale di pulitura e aria pressurizzata dal serbatoio (2) alla seconda valvola (6); - un quinto condotto (13) configurato per convogliare una seconda mistura di materiale di pulitura e aria pressurizzata dalla seconda valvola (6) all’erogatore (7).
3. Apparato come rivendicato nella rivendicazione 2, in cui la prima valvola (5) è configurata per controllare in modo indipendente la pressione nel secondo (9) e nel terzo condotto (11).
4. Apparato come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la prima valvola (5) è un regolatore pneumatico a due vie.
5. Apparato come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il materiale di pulitura è uno dei seguenti materiali o una mistura di almeno due dei seguenti materiali: bicarbonato di sodio, bicarbonato di calcio e bicarbonato di magnesio.
6. Apparato come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’apparato comprende anche un circuito idraulico configurato per alimentare acqua all’erogatore (7), l’erogatore (7) essendo configurato per erogare contro l’impianti industriali una mistura nebulizzata di acqua, materiale di pulitura e aria pressurizzata.
7. Apparato come rivendicato nella rivendicazione 6, in cui il circuito idraulico comprende una pompa (15), un primo condotto (14) configurato per collegare un serbatoio di acqua (16) o la rete idrica alla pompa (15) e un secondo condotto (17) configurato per collegare la pompa (15) all’erogatore (7).
8. Apparato come rivendicato nella rivendicazione 6, in cui è previsto un condotto addizionale (18) configurato per collegare il compressore (4) alla pompa (15).
9. Metodo per la pulitura di impianti industriali, in particolare per la pulitura di dissipatori di calore ventilati liquidi/aria, scambiatori di calore a fascio tubiero (10) e i recuperatori di calore; il metodo comprendendo le fasi di: a) prevedere un apparato come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti; b) caricare il serbatoio con un materiale di pulitura in forma di polvere e avente durezza inferiore a 4 della scala Mohs; c) azionare il compressore (4); d) regolare la prima (5) e la seconda valvola (6) in modo tale che la mistura di pulitura sia erogata dall’erogatore ad una pressione compresa fra i 2 e i 4 bar.
10. Metodo come rivendicato nella rivendicazione 9, in cui è prevista anche la fase di azionare la pompa (15).