FOCUS ON: RISCALDAMENTO DI LIQUIDI
Qui di seguito riportiamo alcuni tratti di uno studio di fattibilità effettuato ex ante con lo scopo di definire e valutare il progetto di implementazione della tecnologia E-llum su un prodotto/processo identificato dal cliente; i risultati presentati con profilo tecnico ed economico possono avere esito favorevole o sfavorevole alla realizzazione del progetto.
Lo studio è composto da 4 grandi macrovoci, qui di seguito elencate:
- PREMESSE: 1.Oggetto dello studio; 2.Desiderata del cliente; 3.Sviluppo E-Wenco
- IL MODELLO ENERGETICO: 1.Descrizione del modello energetico; 2.Casistiche applicative
- SOLUZIONI E-LLUM: 1.Soluzione 1; 2.Soluzione 2; 3.Commenti alle soluzioni vs obiettivi raggiungibili con la tecnologia
- CONCLUSIONI: 1.Conclusioni e costo della tecnologia; 2.Next step
PREMESSE
Tra i desiderata vi erano la possibilità di riscaldare un liquido fino a massimo 90°C, in condizioni di esercizio (brief del cliente). I materiali da utilizzare dovevano rispettare le specifiche del settore.
Il brief del cliente riportava la situazione attuale e i desiderata considerando: temperatura iniziale e finale del fluido, composizione del fluido, flusso / portate, eventuale pulizia dei condotti di passaggio del fluido, temperatura del contenitore, masse del contenitore, tempo di heating up, tempo di cooling down.
Abbiamo inoltre richiesto: tecnologie adottate, tecnologie adottate dai concorrenti, eventuali tecnologie emergenti. Queste informazioni sono molto importanti poichè definiscono i parametri di fattibilità economica ed i vantaggi competitivi che andranno considerati in fase decisionale.
IL MODELLO ENERGETICO
Lo studio di fattibilità parte dall’analisi dei bisogni di processo a cui segue lo studio di un modello energetico teorico. Il modello si basa su evidenze pratiche e scientifiche e ha l’obiettivo di indagare se i desiderata dei clienti sono compatibili con l’applicazione della tecnologia E-llum.
Per avvalorare i risultati dello studio, sono realizzati proofs of principle che definiscono i milestone principali su cui si basa l’analisi condotta.
I proof of principle rappresentano prove sperimentali atte alla verifica del modello energetico e definite in un dispositivo rudimentale che applica le regole E-llum per il riscaldamento del fluido.
Il modello energetico realizzato prendeva in considerazione i Parametri Fissi quali Densità del fluido (es. 1,3 g/cm3), Flusso minimo e massimo, Delta di temperatura (80°C), Cp fluido (es. 3,18 j/g °C ]. Sono quindi stati calcolati i fabbisogni energetici tra cui il massimo e minimo Fabbisogno di Potenza di flusso.
Lo studio prevedeva la comparazione con un secondo fluido per il quale è stato commentato “Il potere calorifero del fluido 1 risulta di circa 4,2 J/gK contro 4,34 J/gK del fluido 2. La superiore densità del fluido 1 rispetto al fluido 2 compensata di fatto dall’inferiore capacità termica del fluido 1 rispetto al fluido 2 fa si lo scarto di comportamento energetico tra i due sia minimale e di fatto trascurabili nell’ambito delle tolleranze modellistiche”
Parametri riportati nel modello:
Tensione di vapore- Tensione superficiale – Coefficiente di adesione – Coefficiente di coesione
che sono strettamente correlate alla distribuzione statistica della dimensione media delle particelle, la quale risulta essere condizionata da:
Tecnologia di produzione – temperatura di esercizio – condizioni dinamiche di moto – tempo trascorso dall’istante di produzione del fluido 1
Risultato finale:
Fabbisogno energetico / Potenza termica necessaria per il flusso:
Min 1234 Watt – Max 2345 Watt
modello matematico e-wenco
Inoltre il modello ha definito: Lunghezza del tubo con temperatura a regime costante, Velocità di picco di trasporto fluido a centro tubo, Lunghezza minima e massima del tubo con temperatura a regime di raffreddamento “istantaneo” per sola dissipazione.
SOLUZIONI
Sono quindi state proposte 2 soluzioni con relativi costi di sviluppo.
Schema Soluzione E-llum 1 
Schema Soluzione E-llum 2
A sostenere la fattibilità tecnica è stato realizzato un proof of principle che ne definiva i limiti tecnici rispetto ai teorici.
Il proof of princjple ripercorreva una delle due soluzioni andando ad evidenziare alcune accortezze ingegneristiche in fase di progettazione del prototipo.