M. Campolo, L. Del Fabbro, A. Simonetto, G. Roman, A. Soldati

1. Giornata Ambiente: Friuli Innovazione Valutazione numerica dell’efficienza di trasferimento in applicazioni industriali di “spray painting” M. Campolo, L. Del Fabbro, A. Simonetto, G. Roman, A. Soldati 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 Udine, 20 Giugno 2008

2. Sorgenti di emissione VOC… Da: Inventario delle emissioni 2005 in Lombardia http://www.arpalombardia.it/inemar/regione.htm

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

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

5. Problema industriale • Impatto ambientale dell’emissione • Esposizione degli operatori • Costi per maggior consumo vernici, trattamento delle emissioni/residui Soluzione? Parametro controllante: Efficienza di trasferimento η=Qdepositata /Qspruzzata

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

7. Opportunità di miglioramento Incremento di efficienza Risparmio

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

9. Attività CIFI-CRISP nel settore 2006-2008: Progetto di ricerca finalizzato alla riduzione del consumo solventi nei processi di verniciatura occhiali (in collaborazione con Safilo S.p.a.) 2006-2006: 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.) 2000-2001: Caratterizzazione e valutazione dell’efficienza di trasferimento di un impianto di verniciatura a spruzzo (in collaborazione con CATAS)

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

11. 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

12. F1: Schema processo verniciatura Emissione in cabina di verniciatura Emissione in area passivatori Emissione in forno S S S C S S C S S C telaio M C S C S C C S C S C M verniciatura passivazione cottura M C C M M M M M formulato spruzzato Formulato depositato occhiali + telaio occhiali S M C Dato Misurato Dato calcolato Dato stimato Residuo Secco Volatile COV Totale

13. Risultati: efficienza di trasferimento PRECENICCO ORMOŽ LONGARONE pezzi 273 pezzi 150 frontali + 174 aste pezzi 286 STD pezzi 177 azoto Formulato 1717,41 Formulato frontali 609,23g Formulato aste 724,81g Formulato STD 341,07 g Formulato azoto 116.34 g 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 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

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

15. F2: Simulazione trasporto/deposizione Spray painting Electrostatic spray painting

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

17. Efficienza di trasferimento …

18. F3: Effetto dell’aspirazione

19. Campo di moto

20. Trasferimento gocce η = 20% 1 micron

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

22. Caratterizzazione sospensioni solide/spray Sistema per l’analisi del campione (stato di dispersione riproducibile) Laser (sorgente di luce coerente di determinata lunghezza) 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 Particle size distribution % • spray • 0.1µm to 2000µm misure on-line dp