ITMI992046A1 - Metodo e impianto per la produzione in continuo di conglomerato bituminoso - Google Patents

Description

"Metodo e impianto per la produzione in continuo di conglomerato bituminoso"

La presente invenzione si riferisce ad un innovativo metodo e a un impianto applicante tale metodo, per la produzione in continuo di conglomerato bituminoso con precise proporzioni fra prodotti componenti la miscela.

Nella tecnica della produzione di conglomerati bituminosi è nota l’importanza di rispettare precise “ricette” nella composizione del conglomerato. Le tolleranze nelle ricette sono solitamente ristrette; ad esempio, la percentuale di bitume per ogni specifica ricetta è determinata con tolleranze nell’ordine di mezzo punto percentuale e che, per ricette particolari, possono addirittura essere comprese fra lo 0.05% e lo 0.08%.

A titolo di esempio, una ricetta tipica può essere:

Purtroppo, gli aggregati sono solitamente umidi, con contenuto di umidità generalmente compreso fra il 3% e il 7%. Ad esempio, tipiche caratteristiche di umidità degli aggregati in cantiere possono essere:

II tenore di umidità negli aggregati come pure il contenuto di filler possono variare sia in funzione delle granulometrie sia, semplicemente, della posizione occupata nel mucchio di stoccaggio. E’ inoltre facile che il grado di umidità, nello stesso cantiere e per lo stesso materiale, possa variare anche di qualche punto percentuale durante la produzione di un medesimo prodotto.

Le differenti e variabili percentuali d’umidità dei vari componenti introducono di riflesso errori di calcolo sulla quantità di bitume da immettere nella miscela.

Per risolvere questo problema è stato proposto di impiegare un essiccatore degli inerti come unità separata dal mescolatore, in modo da eliminare l’umidità prima di prelevare le stabilite quantità di aggregati come definite dalla particolare ricetta. Ciò introduce una complicazione nell’impianto e spesso sono preferiti impianti dove tutto il processo produttivo si svolge all’ interno del forno essiccatore, al quale giungono sia il bitume che gli aggregati umidi per essere fra loro miscelati. Tali impianti (denominati a “Tamburo essiccatore”, “Drum Mixer”, “CEM”, ecc.) hanno, infatti, il vantaggio di essere poco costosi all’acquisto e nell’esercizio. Per contro, gli aggregati vengono necessariamente pesati umidi (solitamente mediante un nastro trasportatore pesatore) e, anche se si tenta di compensare le misure detraendo la percentuale di umidità rilevata a campione in laboratorio, la quantità di bitume da immettere nella miscela risulta calcolata solo in via teorica e ciò porta a una ineliminabile e, spesso, elevata variabilità nella ricetta realmente applicata.

In aggiunta a ciò, la quantità di filler naturale, presente negli aggregati e derivante dal processo di frantumazione, può variare, da cantiere a cantiere, ma anche nello stesso cantiere (ad esempio nel caso gli aggregati non provengano dalla medesima fonte e/o siano prodotti con minerali di qualità diverse e/o che variano nel tempo) in percentuali molto ampie, che vanno dal 2-3% sino al 20-25%. Questa variabilità dipende dalla natura del minerale, più o meno duro e friabile, oltre che dal tipo di frantoio utilizzato e soprattutto dalla presenza o meno della fase di lavaggio con acqua degli aggregati dopo la frantumazione.

L’eseguire o meno il lavaggio degli aggregati, in modo da eliminare praticamente tutto l’eccesso di filler dipende da scelte tecniche oppure economiche (dove ad esempio l’acqua sia scarsa o di difficile approvvigionamento).

Poiché la quantità di filler richiesta dalla ricetta è precisa, nei casi in cui il filler è presente negli aggregati in quantità eccessiva una parte di questo dovrà essere necessariamente scartata. Solitamente il filler, trascinato dai gas in uscita dal forno, raggiunge un apposito filtro. Ciò avviene quindi a valle della pesatura, eseguita sul nastro di alimentazione. In tutti i casi, il filler recuperato è immesso nel forno mediante coclee a numero di giri controllato per effettuare una dosatura volumetrica. Da ciò deriva che nel caso, molto frequente, di filler in eccesso, non c’è alcun controllo della quantità scartata e ci si affida agli esami di laboratorio per determinarne statisticamente la quantità.

In definitiva, gli errori di valutazione sulla esatta quantità di bitume da introdurre nel forno dipendono da questa stima che, per quanto precisa, introduce un grado di incertezza nella ricetta.

Scopo generale della presente invenzione è ovviare agli inconvenienti sopra menzionati fornendo un metodo di produzione e un impianto che permettano di produne in continuo, con elevata precisione e costanza di “ricetta”, conglomerato bituminoso.

In vista di tale scopo si è pensato di realizzare, secondo l'invenzione, un metodo per la produzione di conglomerato bituminoso in un impianto continuo comprendente le fasi di immettere misurate quantità di aggregati, filler e bitume in un forno essiccatore per formare con essi il conglomerato bituminoso; pesare il conglomerato bituminoso in uscita dal forno; calcolare la quantità di aggregati secchi presenti nel conglomerato come differenza fra il rilevato peso del conglomerato bituminoso in uscita dal forno e le dette misurate quantità di bitume e filler; regolare in tempo reale almeno la quantità di bitume in ingresso al forno in funzione della calcolata quantità di aggregati secchi, nel senso di mantenere tale quantità di bitume entro prestabilite proporzioni rispetto alla calcolata quantità di aggregati secchi.

Sempre secondo l’invenzione si è anche pensato di realizzare un impianto continuo per la produzione di conglomerato bituminoso, comprendente un forno essiccatore al quale mezzi di alimentazione inviano aggregati, filler e bitume per formare con essi il conglomerato bituminoso, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di misura delle quantità di bitume e filler inviate al forno, mezzi di pesatura del conglomerato bituminoso in uscita dal forno e un sistema di controllo che calcola la quantità di aggregati secchi presenti nel conglomerato come differenza fra il peso del conglomerato bituminoso rilevato dai mezzi di pesatura e le quantità di bitume e filler rilevati dai mezzi di misura di dette quantità, il sistema di controllo comandando i mezzi di alimentazione di bitume e filler per regolare in tempo reale almeno la quantità di bitume in ingresso al forno in funzione della calcolata quantità di aggregati secchi, nel senso di mantenere tale quantità di bitume entro prestabilite proporzioni rispetto alla calcolata quantità di aggregati secchi.

Per rendere più chiara la spiegazione dei principi innovativi della presente invenzione ed i suoi vantaggi rispetto alla tecnica nota si descriverà di seguito, con l'aiuto delPunico disegno allegato nel quale è mostrato uno schema di principio di un impianto secondo l’invenzione, una possibile realizzazione esemplificativa applicante tali principi.

Con riferimento alla figura, un impianto, indicato genericamente con 10, comprende un deposito di bitume, indicato genericamente con 11, un deposito di filler 12 e una alimentazione di aggregati o inerti, inviati da noti alimentatori 13, facilmente immaginabili dal tecnico. Il bitume è avviato al forno per mezzo di mezzi di alimentazione controllata 29, mentre il filler è avviato al forno per mezzo di mezzi di alimentazione controllata 30.

Bitume, filler e aggregati sono miscelati in un forno essiccatore 14 dal quale il conglomerato bituminoso esce attraverso uno scarico comandato 24. Noti mezzi di raccolta e trasporto 15 evacuano il prodotto finito. Il filler in eccesso è trasportato dai fumi ad un impianto di recupero 31, il quale evacua i gas di combustione ed il vapore acqueo e recupera con un noto filtro il filler per rinviarlo al contenitore 12 (dotato eventualmente di mezzi di evacuazione del filler in eccesso), così da riutilizzarlo nel processo produttivo.

A valle dello scarico 24 di uscita comandata del prodotto dal forno 14 è presente una tramoggia 25, con scarico comandato 26 che rilascia a comando il prodotto nei mezzi di trasporto 15. Tale tramoggia 25 è dotata di mezzi di pesatura 27, ad esempio celle di carico.

L’impianto descritto è dotato di un sistema di controllo 28 (ad esempio un computer opportunamente programmato).

Durante il funzionamento dell’impianto, inizialmente viene impostata una velocità di estrazione degli aggregati (umidi con reale umidità non conosciuta) dai rispettivi alimentatori 13 in funzione della percentuale singola teoricamente richiesta. Viene inoltre impostata la percentuale di bitume teorica richiesta dalla ricetta. Lo stesso viene fatto per il filler e per eventuali altri componenti (non mostrati o descritti, essendo facilmente immaginabili dal tecnico esperto).

Gli aggregati, tramite i normali mezzi di trasporto raggiungono l’essiccatore e lo percorrono fino alla zona di scarico 24. Bitume e filler vengono per il momento alimentati nelle previste zone di alimentazione del forno in quantità relativa alla percentuale teorica prevista dalla particolare ricetta che si vuole applicare e alla quantità di aggregati estratta dagli alimentatori 13.

Inizialmente, Io scarico 24 è aperto e lo scarico 26 è chiuso; il prodotto finito in uscita dal forno 14 si accumula così nella tramoggia pesata 25 e il sistema di pesatura inizia a registrare il peso (o meglio l’incremento di peso) della tramoggia di uscita 25.

Dopo un breve periodo di stabilizzazione, il sistema di controllo 28 ricava il peso netto degli aggregati, in base all’incremento di peso nel tempo della tramoggia 25 detratta la quantità di bitume e degli altri additivi aggiunti al conglomerato. Con modalità continua, oppure a scansione di tempi breve, il valore del peso degli aggregati (secchi) così ricavato viene impiegato dal sistema di controllo per aggiustare la quantità di bitume alimentata al forno così da rispettare la ricetta desiderata. In sostanza, il bitume viene dosato in tempo reale in funzione del peso calcolato degli aggregati secchi.

Con il passare del tempo la tramoggia di uscita 25 raggiunge il peso massimo concesso dal suo volume; il sistema di controllo chiude perciò la porta 24 e sospende il controllo in continuo della quantità di bitume. L’immissione dei vari componenti prosegue in funzione dell’ultimo valore calcolato. La porta 26 viene aperta e il contenuto della tramoggia di uscita 25 viene scaricato sul mezzo di trasporto 15. Al segnale di tramoggia vuota, il sistema 28 chiude la porta 26 e successivamente riapre la porta 24, attende la stabilizzazione del peso e riprende il controllo della dosatura degli elementi in continuo come sopra descritto. Il ciclo descritto può ripetersi per tutto il tempo di produzione desiderato.

I mezzi 29 di alimentazione del bitume potrebbero essere realizzati con noti sistemi, quali una semplice pompa volumetrica, eventualmente dotata di contalitri. Le variazioni di temperatura del bitume possono però introdurre errori di misura.

Per migliorare ulteriormente la precisione nella esecuzione della ricetta, sempre secondo i principi della presente invenzione, vengono proposti mezzi di alimentazione di maggiore precisione ed affidabilità. Tali mezzi di alimentazione realizzano un impianto, indicato con 29, di alimentazione pesata del bitume. Essi comprendono una tramoggia 16, disposta fra deposito 11 del bitume e forno 14. Il bitume è alimentato alla tramoggia intermedia 16 per mezzo di una pompa di riempimento 17, pescante nel deposito 11, ed è prelevato dalla tramoggia 16 per mezzo di una pompa di prelievo 18 che invia il bitume al forno 14. La tramoggia 16 è dotata di mezzi di pesatura 19, ad esempio celle di carico. Prima dell’avvio la pompa 17 riempie la tramoggia intermedia 16 e poi si arresta. Ad impianto avviato, la pompa 18, a portata variabile, pesca dalla tramoggia 16 ed immette il bitume nel forno in quantità prevista dalla ricetta. Una volta stabilizzata la lettura, il decremento di peso della tramoggia 16 sarà proporzionale alla reale quantità di bitume prelevata e ciò permetterà al sistema di controllo 28 di regolare in retroazione il prelievo della pompa 18 per garantire rimmissione nel forno di bitume nell’esatta quantità desiderata.

Necessariamente, ad un certo punto la tramoggia 16 raggiunge un valore di peso minimo e la pompa di riempimento 17 viene riavviata. Mentre la pompa 17 ripristina in breve tempo il peso corrispondente al livello massimo nella tramoggia 16, la velocità della pompa 18 viene mantenuta costante, fissa sull’ultimo valore regolato, sospendendo temporaneamente il controllo in retroazione. Terminato il riempimento della tramoggia 16, la procedura di alimentazione “retroazionata” del bitume riprende come sopra descritta.

Per maggiore precisione del sistema, si può vantaggiosamente fare coincidere la fase di riempimento della tramoggia intermedia 16 con la fase di scarico della tramoggia di uscita 25.

Anche i mezzi di alimentazione del filler (come pure di altri componenti) possono comprendere un sistema di pesatura, similmente a quanto fatto per il bitume.

Per realizzare ciò, come mostrato in figura, fra deposito 12 del filler e forno 14 è presente una tramoggia intermedia 20 alla quale il filler è avviato per mezzo di un trasportatore a coclea 21 e dalla quale il filler è prelevato per mezzo di un trasportatore a coclea 22. Analogamente alla tramoggia del bitume, la tramoggia 20 del filler è dotata di mezzi di pesatura, indicati con 23, ad esempio celle di carico. Il funzionamento dell’impianto 30 di alimentazione pesata del filler è analogo a quello sopra descritto per l'impianto 29 di alimentazione pesata del bitume. Inizialmente la coclea 21 riempie di filler la tramoggia 20. Il filler viene poi alimentato al forno per mezzo della coclea 22, mentre il sistema 28 misura la diminuzione di peso della tramoggia e regola in retroazione il funzionamento della coclea 22. Quando la tramoggia 20 raggiunge il peso minimo, il controllo in retroazione della colcea 22 viene momentaneamente interrotto, la colcea 22 continua ad alimentare filler al forno in modo costante, mentre la coclea 21 viene riavviata per riempire nuovamente la tramoggia velocemente fino al contenuto massimo.

E’ a questo punto chiaro come si siano raggiunti gli scopi dell’invenzione, eliminando la variabile “umidità” e percentuale di filler dal processo produttivo, senza per questo essere costretti ad essiccare e “defillerizzare” gli aggregati prima della loro dosatura, e come si sia ottenuta una elevata precisione nella esecuzione della ricetta desiderata.

E’ evidente come i possibili errori in un impianto secondo l’invenzione siano imputabili solo alla precisione della strumentazione di pesatura statica e non (come negli impianti di tecnica nota) dalla corrispondenza fra stime del contenuto di umidità e di filler e reale contenuto di umidità e filler negli aggregati. Con il sopra descritto sistema di pesatura del bitume in ingresso al forno, sono anche eliminati gli errori dovuti alle variazioni di peso specifico del bitume a seconda della temperatura. A titolo di esempio, gli errori di valutazione e tecnici che sono riscontrabili in un impianto di tecnica nota possono essere riassunti in (fra parentesi è indicata una stima del valore percentuale degli errori nel caso migliore): errore di valutazione dell’umidità degli inerti, quindi della loro perdita di peso in fase di essiccazione (2%); errori dovuti alla non corretta alimentazione delle singole frazioni di aggregati e loro influenza sul calcolo della perdita di peso nella fase d’essiccazione dato il loro diverso tenore di umidità iniziale (0.2%); errori di pesatura degli aggregati immessi nell’essiccatore, dovuti a difetti del tappeto del nastro pesatore (1%), dovuti alla spinta del vento sul nastro pesatore 2%, dovuti a materiali incollati sul tappeto del nastro pesatore (1%); errori dovuti allo scarto del filler in eccesso e già pesato sul nastro pesatore (2%); errori sulla dosatura volumetrica del bitume dovuti al variare del suo peso specifico con il variare della temperatura (0.5%).

Tutti questi errori (che nel complesso danno percentuali di errore nell’ordine del 10%) sono completamente eliminati con rimpianto e il metodo della presente invenzione.

Per contro, gli errori di pesatura del prodotto finito, del bitume e del filler che possono presentarsi in un impianto secondo l’ invenzione, possono essere facilmente contenuti ciascuno entro una percentuale dello 0.2%.

Naturalmente, la descrizione sopra fatta di una realizzazione applicante i principi innovativi della presente invenzione è riportata a titolo esemplificativo di tali principi innovativi e non deve perciò essere presa a limitazione dell'ambito di privativa qui rivendicato.

Ad esempio, altri mezzi di pesatura possono essere adottati a seconda di specifiche esigenze. Inoltre, poiché le tolleranze minori nella ricetta sono in genere nella quantità di bitume, può essere scelto di regolare in retroazione in funzione del calcolato peso di aggregati secchi solo la quantità di bitume fornita al forno.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la produzione di conglomerato bituminoso in un impianto continuo comprendente le fasi di: - immettere misurate quantità di bitume, aggregati e filler in un forno essiccatore per formare con essi il conglomerato bituminoso; - pesare il conglomerato bituminoso in uscita dal forno; - calcolare la quantità di aggregati secchi presenti nel conglomerato come differenza fra il rilevato peso del conglomerato bituminoso in uscita dal forno e le dette misurate quantità di bitume e filler; - regolare in tempo reale almeno la quantità di bitume in ingresso al forno in funzione della calcolata quantità di aggregati secchi, nel senso di mantenere tale quantità di bitume entro prestabilite proporzioni rispetto alla calcolata quantità di aggregati secchi.
2. 2. Metodo secondo rivendicazione 1, nel quale la misura della quantità di bitume avviata al forno è ottenuta misurando in tempo reale la diminuzione di peso di un contenitore dal quale il bitume è prelevato.
3. 3. Metodo secondo rivendicazione 1, nel quale la misura della quantità di filler avviata al forno è ottenuta misurando in tempo reale la diminuzione di peso di un contenitore dal quale il filler è prelevato.
4. 4. Metodo secondo rivendicazione 1, nel quale fumi in uscita dal forno sono filtrati per recuperare filler in eccesso che viene immagazzinato per il suo eventuale riutilizzo nel processo produttivo.
5. 5. Impianto continuo per la produzione di conglomerato bituminoso, comprendente un forno essiccatore (14) al quale mezzi di alimentazione (13, 18, 22) inviano bitume, aggregati e filler per formare con essi il conglomerato bituminoso, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi (29, 30) di misura delle quantità di bitume e filler inviate al forno, mezzi (25, 27) di pesatura del conglomerato bituminoso in uscita dal forno e un sistema di controllo (28) che calcola la quantità di aggregati secchi presenti nel conglomerato come differenza fra il peso del conglomerato bituminoso rilevato dai mezzi di pesatura (25, 27) e le quantità di bitume e filler rilevati dai mezzi (29, 30) di misura di dette quantità, il sistema di controllo comandando i mezzi (18, 22) di alimentazione di bitume e filler per regolare in tempo reale almeno la quantità di bitume in ingresso al forno (14) in funzione della calcolata quantità di aggregati secchi, nel senso di mantenere tale quantità di bitume entro prestabilite proporzioni rispetto alla calcolata quantità di aggregati secchi.
6. 6. Impianto secondo rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che i mezzi di pesatura del conglomerato comprendono una tramoggia (25) dotata di sensori di pesatura (27) e nella quale il forno (14) scarica il bitume.
7. 7. Impianto secondo rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che i mezzi di misura della quantità di bitume inviato al forno comprendono una tramoggia (16) con sensori (19) di rilevazione del peso dalla quale il bitume è prelevato dai detti mezzi (18) di alimentazione del bitume per essere inviato al forno (14), ulteriori mezzi (17) di alimentazione del bitume essendo presenti per il riempimento comandato di tale tramoggia (16) con bitume prelevato da un deposito di bitume (11).
8. 8. Impianto secondo rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di alimentazione del bitume comprendono una pompa (18) di aspirazione del bitume dalla tramoggia (16).
9. 9. Impianto secondo rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che i sensori di rilevazione del peso comprendono celle di carico (19) alle quali la tramoggia (16) del bitume è appesa.
10. 10. Impianto secondo rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che i mezzi di misura della quantità di filler inviata al forno comprendono una tramoggia (20) dotata di sensori (23) di rilevazione del peso dalla quale il filler è prelevato dai mezzi (22) di alimentazione del filler per essere inviato al forno (14), ulteriori mezzi (21) di alimentazione del filler essendo presenti per il riempimento comandato di tale tramoggia (20) con filler prelevato da un deposito di filler (12).
11. 11. Impianto secondo rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di alimentazione comprendono una coclea (22) di prelievo del filler dalla tramoggia (20).
12. 12. Impianto secondo rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che i detti sensori di rilevazione del peso comprendono celle di carico (23) alle quali la tramoggia (20) del filler è appesa.
13. 13. Impianto secondo rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che i fumi in uscita dal forno sono fatti passare per un impianto di filtraggio (31) che recupera filler in eccesso trasportato da tali fumi e lo invia ad un deposito di filler (12) per il suo riutilizzo.