M. Campolo, L. Del Fabbro, A. Simonetto, G. Roman, A. Soldati Udine, 20 Giugno 2008 Valutazione numerica dell’efficienza di trasferimento in applicazioni industriali di “spray painting” CIFI - Centro Interdipartimentale di Fluidodinamica e Idraulica Università degli Studi di Udine CRISP - Centro di Ricerca sull’Inquinamento e lo Sviluppo dei Processi Friuli Innovazione Giornata Ambiente: Friuli Innovazione

Sorgenti di emissione VOC… Da: Inventario delle emissioni 2005 in Lombardia

SCARTO Liquido gassoso solido Diluenti (COV) ARIA Prodotto verniciato acquisto prodotti vernicianti e diluenti preparazione formulato verniciatura lavaggio essiccazione cottura ecc… … bilancio in/out nel processo … Vernice

… e più in dettaglio … Diluenti ARIA Prodotto verniciato Vernice PREPARAZIONE FORMULATO Formulato VERNICIATURA ESSICCAZIONE COTTURA LAVAGGI

Problema industriale Impatto ambientale dell’emissione Esposizione degli operatori Costi per maggior consumo vernici, trattamento delle emissioni/residui Parametro controllante: Efficienza di trasferimento η=Q depositata / Q spruzzata Soluzione?

… e l’analisi del problema Vernice PREPARAZIONE FORMULATO Formulato Diluenti LAVAGGI ARIA Prodotto verniciato VERNICIATURA Formulato Efficienza Gestione

Opportunità di miglioramento Incremento di efficienza Risparmio

Maggiore efficienza … e obiettivo industriale Minor consumo/costo materie prime Minori emissioni/costi trattamento end of pipe Stessa produttività/qualità di prodotto SCARTO Liquido gassoso solido Diluenti (COV) ARIA Prodotto verniciato acquisto prodotti vernicianti e diluenti preparazione formulato verniciatura lavaggio essiccazione cottura ecc… Vernice

Attività CIFI-CRISP nel settore : Progetto di ricerca finalizzato alla riduzione del consumo solventi nei processi di verniciatura occhiali (in collaborazione con Safilo S.p.a.) : Analisi di fattibilità per progetto di ricerca finalizzato alla riduzione del consumo solventi nei processi di verniciatura occhiali (in collaborazione con Safilo S.p.a.) : Caratterizzazione e valutazione dell’efficienza di trasferimento di un impianto di verniciatura a spruzzo (in collaborazione con CATAS)

Struttura CIFI-CRISP Problema industriale CRISP Friuli Innovazione CIFI Università di Udine Analisi del problema, consulenza tecnica-gestionale Consulenza scientifica, progetti di ricerca Cooperazione, scambio informazioni, sviluppo di progetti Centri di competenza (nazionali, internazionali)

Caso di studio: Safilo Fase 1: Analisi del processo, identificazione di procedure per quantificare l’efficienza di trasferimento per promuovere comportamenti corretti Fase 2: Valutazione/miglioramento processo di verniciatura caratterizzazione spray simulazione trasporto/deposizione valutazione dell’efficienza di trasferimento Fase 3: Valutazione/miglioramento dell’efficienza di captazione simulazione funzionamento cappe identificazione/verifica miglioramenti progetto

cottura F1: Schema processo verniciatura C C M Residuo SeccoVolatileCOV S CM Dato MisuratoDato calcolatoDato stimato M S C C M M M formulato spruzzato Formulato depositato occhiali + telaio verniciatura SSSC S C C M passivazione SSCSSC M M occhiali telaio Emissione in cabina di verniciatura Emissione in area passivatori Emissione in forno Totale

Risultati: efficienza di trasferimento PRECENICCOORMOŽLONGARONE pezzi 273pezzi 150 frontali aste pezzi 286 STD pezzi 177 azoto Q depositata (peso formulato depositato occhiali + telaio) η = Q spruzzata (peso formulato spruzzato) 7,56%7,23% frontali 6,83% aste 9,62% STD 10,18% azoto Formulato 1717,41Formulato frontali 609,23g Formulato aste 724,81g Formulato STD 341,07 g Formulato azoto g Residuo Secco su occhiale e telaio (peso finale) η = Residuo Secco formulato spruzzato 13,24%10,00% frontali 9,34% aste 24,28% STD 11,35% azoto

Meccanismo di trasferimento gocce Gocce in getto turbolento Gocce in getto che impatta su ostacolo

F2: Simulazione trasporto/deposizione Spray painting Electrostatic spray painting

F2: Simulazione trasporto/deposizione Spray per verniciatura occhiali occhiale Testina pistola Fori aria ventaglio Ugello vernice Aria di nebulizzazione 0.1 micron 10 micron

Efficienza di trasferimento …

F3: Effetto dell’aspirazione

Campo di moto

1 micron Trasferimento gocce η = 20%

Come migliorare il processo? Criteri per la scelta della pistola: granulometria gocce/uso diluente Bassa efficienza Alta efficienza

Caratterizzazione sospensioni solide/spray Laser (sorgente di luce coerente di determinata lunghezza) Sistema per l’analisi del campione (stato di dispersione riproducibile) Serie di detectors (misura dell’intensità di luce a diversi angoli di scattering) emulsioni, sospensioni e polveri secche 0.02µm to 2000µm misure off-line spray 0.1µm to 2000µm misure on-line Particle size distribution dpdp %