Chi si trova a progettare un impianto di movimentazione polveri si imbatte, prima o poi, nella stessa domanda: fase densa o fase diluita?
La risposta dipende da una serie di variabili di processo che vale la pena analizzare con attenzione prima di prendere qualsiasi decisione. Proviamo a fare chiarezza su un argomento tecnico che, se affrontato con superficialità, rischia di indurre in errori progettuali che possono pesare su performance e costi di realizzazione dell’impianto.
Come funziona, in sintesi
Il trasporto pneumatico movimenta materiali solidi (polveri, granuli e scaglie) all’interno di tubazioni chiuse usando un flusso d’aria o di gas inerte. Il prodotto viene immesso nella linea e convogliato verso uno o più punti di destinazione, in pressione o in depressione. Rispetto alle soluzioni meccaniche tradizionali, come le coclee, i nastri e gli elevatori a tazze, offre percorsi più flessibili, facilità di distribuzione verso più stazioni di arrivo e un numero inferiore di componenti mobili esposti all’usura. La tubazione chiusa elimina, inoltre, il rischio di dispersione di polveri nell’ambiente, con evidenti vantaggi per la sicurezza degli operatori.
Non tutti i sistemi pneumatici sono uguali. Le due configurazioni principali, fase diluita e fase densa, si differenziano per pressione, velocità del flusso e comportamento del materiale all’interno della linea.
Fase diluita: alta velocità, bassa pressione
Nella fase diluita il prodotto viaggia in sospensione nel flusso d’aria, a velocità che si attestano generalmente tra i 15 e i 25 metri al secondo, con pressioni operative basse, al di sotto di un bar. Il prodotto viene trasportato dall’aria per tutta la lunghezza della tubazione.
È una soluzione che offre ottime performance con materiali leggeri, scorrevoli e non fragili, su distanze moderate e anche con linee che presentano numerose derivazioni. Il limite principale è l’usura: a quelle velocità, i materiali abrasivi consumano rapidamente le curve e i gomiti della tubazione. Per prodotti fragili, come certi granuli, la fase diluita rischia di provocare rotture e degradazioni del materiale; lo stesso vale per polveri con tendenza alla demiscelazione, dove l’alta velocità del flusso può alterare la composizione finale del prodotto in arrivo
Gli impianti in fase diluita possono essere in pressione – con una soffiante che spinge il prodotto all’interno della tubazione, oppure in depressione. In questo caso un aspiratore industriale movimenta il prodotto che entra nella tubazione grazie ad uno strumento di dosaggio a monte.
Fase densa: bassa velocità, alta pressione
Negli impianti di trasporto pneumatico in fase densa il prodotto non viaggia in sospensione ma a tappi nella linea a velocità molto più basse, tra i 2 e gli 8 metri al secondo, ma a pressioni significativamente più elevate, fino a 4 bar. Il trasferimento avviene a batch, mediante propulsore di lancio con certificazione PED. Le caratteristiche del propulsore, con fondo conico per garantire lo svuotamento completo a ogni ciclo, sono descritte in dettaglio nella scheda tecnica dedicata.
La bassa velocità riduce drasticamente il rischio di usura delle tubazioni e preserva l’integrità del prodotto durante tutto il trasporto. Il consumo d’aria, grazie all’alimentazione discontinua del propulsore, è contenuto e inferiore a quello di un sistema in fase diluita equivalente per portata. Nel lungo periodo, la quasi totale assenza di organi in movimento si traduce in costi di manutenzione significativamente ridotti.
La fase densa può essere realizzata in due configurazioni. Nella versione al volo, l’aria in pressione viene introdotta solo nel propulsore: la velocità del prodotto nella linea non è controllabile e le pressioni risultano più elevate. Nella versione con controllo di velocità, definita a linea piena, nel propulsore viene inserita solo l’aria necessaria a immettere il materiale nella linea; lungo il percorso, iniettori d’aria calibrati ad hoc regolano la velocità di scorrimento del prodotto e ne garantiscono il trasporto anche su distanze importanti.
È la configurazione indicata per materiali abrasivi o fragili, dove la riduzione della velocità nella tubazione è un requisito di processo oltre che una scelta progettuale.
Fonti: Direttiva PED 2014/68/UE
Il confronto in sintesi
Questa tabella riassume i parametri principali delle due modalità.
Parametro |
Fase Diluita |
Fase Densa |
Velocità aria |
20-30 m/s |
4-8 m/s |
Pressione operativa |
Sotto 1 bar |
Fino a 4 bar |
Prodotto nella linea |
In sospensione |
A tappi |
Materiali fragili |
Rischio rottura |
Integrità preservata |
Distanze |
Fino 100 mt |
Fino a 200 mt |
Dosaggio |
Continuo |
Discontinuo, a batch |
Portate |
≤ 10 t/h |
≤ 30 t/h |
Cosa valutare prima di scegliere
La scelta della modalità di trasporto più opportuna dipende da un insieme di variabili che è necessario analizzare in modo integrato nel corso della fase di progettazione dell’impianto.
Il prodotto: granulometria, densità apparente, abrasività, fragilità e tendenza all’impaccamento orientano in modo determinante sia la modalità di trasporto da adottare che i componenti della linea. Un materiale fragile, per esempio, porta quasi obbligatoriamente verso la fase densa. Se poi dovesse avere anche caratteristiche di abrasività, allora la scelta ricadrebbe verso un trasporto in fase densa a “linea piena”, ovvero con l’inserimento di iniettori di aria compressa all’interno della tubazione funzionali a spingere delicatamente il prodotto fino al punto di scarico.
La geometria dell’impianto: distanze superiori a 100 metri o con dislivelli verticali importanti rendono la fase densa più efficiente e, spesso, l’unica opzione praticabile. Per percorsi brevi con molte derivazioni, la fase diluita rimane la scelta più semplice ed economica.
Portate e dosaggio: fino a 3 t/h con dosaggio in continuo, la fase diluita è la scelta naturale; per portate più elevate, sopra 10 t/h, e cicli a batch, si passa alla fase densa.
Le normative: per il settore alimentare, le conformità con le direttive MOCA e ATEX entrano nella progettazione fin dall’inizio e indirizzano le scelte impiantistiche, dalla modalità di trasporto alla componentistica. Lo stesso vale per il settore chimico, dove il confinamento totale del prodotto è spesso un requisito prioritario.
Fonti: Direttiva ATEX 2014/34/UE | Regolamento MOCA CE 1935/2004
Come si inserisce il trasporto pneumatico nell’impianto complessivo
Di norma, la linea di trasporto pneumatico parte dalla ricezione delle materie prime – da silos di stoccaggio o sistemi svuota big bag – fino ad arrivare alle stazioni di dosaggio per la lavorazione.
L’integrazione con impianti di miscelazione e sistemi di pesatura e dosaggio permette di progettare linee complete in cui ogni punto di giunzione tra le fasi, dallo scarico del trasporto pneumatico all’alimentazione del miscelatore, è progettato sotto la responsabilità di un unico interlocutore tecnico, senza affidarsi al coordinamento tra fornitori diversi.
Stawimpianti segue questa integrazione internamente, dalla progettazione al collaudo: un unico interlocutore tecnico per tutta la linea, senza passaggi di consegna tra fornitori diversi.
Alcune domande che riceviamo spesso
– Il trasporto pneumatico funziona con qualsiasi tipo di polvere?
Con la grande maggioranza dei materiali, sì. Le eccezioni esistono – polveri molto igroscopiche, materiali con tendenza all’impaccamento – ma nella maggior parte dei casi vengono gestite nelle fasi di ingegneria e progettazione con accorgimenti ad hoc. Non è una limitazione della tecnologia, è un invito a non improvvisare il dimensionamento.
– Consuma molto un impianto di questo tipo?
Dipende dalla configurazione. La fase diluita lavora con flussi d’aria continui ad alta velocità: il consumo d’aria è costante e proporzionale alla portata; l’assorbimento elettrico invece dipende dalla potenza della soffiante e degli organi di dosaggio. La fase densa funziona a cicli discontinui – il propulsore lavora a batch, non in continuo – e non ha apparecchiature elettriche proprie: il consumo di aria complessivo, a parità di portata, è generalmente inferiore..
– Si può integrare in un impianto già esistente?
Sì, ed è qualcosa che facciamo spesso. La flessibilità dei sistemi pneumatici consente di adattare il trasporto pneumatico al contesto impiantistico esistente, sempre garantendo il rispetto delle condizioni di progetto. Ogni integrazione viene valutata caso per caso, tenendo conto della configurazione esistente. Chi vuole approfondire può contattare direttamente il team tecnico per un’analisi preliminare senza impegno.
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Hai un prodotto da movimentare e non sai ancora quale configurazione fa al caso tuo? Il team di Stawimpianti è abituato a lavorare su casi concreti: portaci le caratteristiche del tuo processo e troviamo insieme la soluzione più adatta. |
