Premesse

Nel corso del 2011 si sono verificati eventi che hanno portato ad una frequenza eccessiva dei reintegri del principale idrocarburo impiegato per il processo di taratura dell’elettroiniettore. A fronte dell’attività di sostituzione del liquido esausto, necessaria per la frequente presenza di residui oleosi non ammissibili per la garanzia della qualità del processo di taratura, sono stati inviati a smaltimento 18.000 litri di Exxol D40 che rappresentano circa il 26 % del prodotto acquistato. La spesa di acquisto dell’Exxol D40 è incrementata del 20% rispetto al 2010 e le previsioni per gli anni successivi non sembravano migliori, se il problema avesse continuato a persistere.

Oltre ad affrontare alla radice il problema dell’eccessivo consumo, individuato ben presto nelle caratteristiche di progetto di alcuni nuovi moduli di taratura di recente fornitura, ci si è posti il problema di verificare la possibilità di recuperare almeno in parte, mediante opportuni processi, l’idrocarburo sostituito.

Dopo opportune ricerche, l’esperienza maturata da parte di un fornitore Continental nei processi di lavaggio industriale di cuscinetti a sfere con Exxol di densità leggermente superiore, ha messo in luce che la fase di riciclo del solvente di lavaggio, integrata nell’impianto ed imprescindibile ad una sua gestione efficiente, non ha mai evidenziato perdite qualitative del processo di lavaggio. La proposta del fornitore è stata quella di utilizzare lo stesso tipo di impianto di recupero ovvero un

impianto di distillazione sottovuoto: l’ExxolD40 può essere in teoria completamente riciclato

attraverso la distillazione sottovuoto, un processo nel quale un liquido è fatto evaporare (passando allo stato gassoso), ricondensato (tornando allo stato liquido) e posto in un contenitore. Effettuando delle analisi sull’Exxol rigenerato si è dimostrato che la qualità era la stessa in termini di densità, Figura 3.1Impianto per il trattamento di distillazione dell‟Exxol

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composti volatili e altre proprietà chimiche. L’impianto è prodotto da un fornitore con esperienza nel riciclaggio dell’Exxol maturata nella costruzione di altri tipi di macchinari per il lavaggio di solventi per varie aziende manifatturiere. Continental ha pertanto deciso di studiare la fattibilità del processo, valutando che l’investimento per l’acquisto della macchina di potenzialità 100 litri/ora non era eccessivamente oneroso rispetto ai costi sostenuti per il reintegro del liquido consumato. Nel mese di Febbraio 2012 è stato inviato a trattamento presso la Casa costruttrice dell’impianto un campione da litri 30 di ExxolD40 che successivamente è stato processato, presso un Cliente del Costruttore, con un con un impianto simile a quello che deve essere adoperato in sede.

Dopo aver ricevuto tale campione trattato, a marzo 2012, il campione recuperato è stato analizzato da laboratorio di analisi accreditato sulla base della specifica dell’ExxolD40, ripetendo il test sulla base della medesima specifica, eseguito a Novembre 2011, su un campione di provenienza MOBIL; l’esito dei test ha fornito risultato conforme alle specifiche.

Per cui è stata avviato un progetto che ha avuto lo scopo di studiare la possibilità di realizzare un tale impianto all’interno di Continental S.p.A in relazione alle necessità evinte dai Programmi e i

Traguardi Ambientali da raggiungere.

Fluidi di riferimento, di produzione e di funzionamento

Lo scopo di questo breve paragrafo è di fare capire che gli iniettori sono progettati e costruiti per funzionare con un fluido che è la benzina, ma che in realtà occorre conoscere ed utilizzare altri tipi di fluidi per produrli e certificarne la conformità alle specifiche.

FLUDO

FLUIDO DI RIFERIMENTO

FLUIDO DI PRODUZIONE

FLUIDO DI FUNZIONAMENTO

Servono per certificare la conformità del prodotto alle specifiche

Servono per realizzare la produzione del prodotto

Sono impiegati nell’utilizzo finale del prodotto

75 Fluidi di riferimento

La benzina è una miscela di circa un centinaio di componenti diversi, alcuni dei quali, a causa della loro volatilità, in poco tempo vengono a ridursi se non a mancare del tutto, modificando le caratteristiche complessive del fluido. Inoltre la composizione della benzina varia da stagione a stagione.

Per questi motivi è stato scelto di utilizzare un fluido di riferimento stabile, per certificare la conformità di un iniettore alle specifiche di progetto. Questo fluido è il normal eptano o n-eptano (formula bruta C7H16), un idrocarburo di tipo alcano.

Sebbene nessun fluido puro può rappresentare perfettamente il comportamento della benzina, il n- eptano rappresenta il miglior compromesso possibile ed è facilmente reperibile in commercio, in tutto il mondo, con livelli di purezza elevati.

Fluidi di produzione

Sia la benzina che n-eptano sono altamente volatili ed inoltre hanno un punto di infiammabilità (detto anche o punto d'accensione o flash point) molto basso. Quest'ultimo aspetto rende l'utilizzo di questi due fluidi costantemente accompagnato da rischio d'incendio o di esplosione. Inoltre la benzina presenta dei componenti cancerogeni come il benzene. Per tutti questi motivi, la produzione d'iniettori viene effettuata mediante l'utilizzo di un'altra categoria di fluidi: i fluidi di produzione.

Il fluido di produzione trova il suo utilizzo nelle fasi di misura della Qs e Qd e nella operazione di calibrazione. Esso viene scelto con un flash point superiore alla normale temperatura di lavoro. Uno di tali fluidi è il medium petroleum distillate, che negli stati Uniti è usualmente denominato “ mineral spirits o stoddard ”. Esso ha un flash point superiore ai 40 °C.

In Continental Automotive Italy di Pisa viene adoperato come fluido di produzione una acquaragia dearomatizzata (un solvente quindi) di nome l'Exxsol D40.

Si tratta di un idrocarburo classificato come acqua ragia dearomatizzata, con flash point di 38°C, le cui caratteristiche di viscosità ne fanno un valido sostituto della ben più pericolosa benzina verde, per la quale gli elettroiniettori sono progettati. È presente un impianto dedicato al trasporto di Exxsol D40 all’interno delle Clean Room.

Dato che in produzione per le operazioni di misura e calibrazione degli iniettori viene utilizzato un fluido che non è l'n-eptano ma un distillato del petrolio come l'Exxsol o lo stoddard, diviene cruciale per garantire le prestazioni dell'iniettore richiesta alla specifica, stabile un'affidabile correlazione tra le misure di Qd e Qs effettuate con questi due liquidi.

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Il test di correlazione consiste nel prendere inizialmente un numero significativo e rappresentativo della produzione d'iniettori e misurarne la Qs e Qd sia in n-eptano che col fluido di produzione. Sulla base di tali dati viene determinata l'equazione di correlazione che stabilisce a fronte dei valori nominali di Qd e Qs in n-eptano, stabiliti a specifica, dei corrispondenti valori di Qd e Qs col fluido di produzione. Per garantire il cliente finale a cui sono destinati gli iniettori, vengono stabili dei margini di sicurezza (guard band ) rispetto alle tolleranze ammesse rispetto ai valori a specifica della Qd e Qs. Inoltre, con cadenza periodica, viene rivalutata l'attendibilità della correlazione iniziale, ammettendo uno scostamento del valor medio molto stretto rispetto al valore nominale indicato dall'equazione di correlazione (tipicamente del ± 1%) come mostrato nel grafico sottostante:

Grafico 3.1 Es. di correlazione della Qs tra Exxsol ed Es. di correlazione della Qd tra Exxsol e n-eptano

Figura 3.2 Esempio di verifica della correlazione accettabile della Q tra Exxsol e n-eptano, con Q media della distribuzione in n-eptano coincidente con valore nominale .

77 Fluidi di funzionamento

LE BENZINE

Il carburante tipico che viene utilizzato dagli utilizzatori finali degli iniettori sono le benzine. Una delle benzine più usate è la benzina senza piombo.

La benzina senza piombo è una miscela di idrocarburi, ottenuta miscelando varie frazioni di petroliferi, avente numero di atomi di carbonio da 4 a 12 e intervallo di distillazione approssimativo da 25 °C a 220°C, alcune delle quali sono classificate cancerogene di categoria 2 per la presenza del benzene in quantità superiore allo 0,1% in peso.

Un altro tipo di benzina che conviene ricordare è quella indicata dalla sigla 40CFR86.113. Questa è una benzina di cui composizione e caratteristiche sono rigidamente mantenute costanti, in quanto viene utilizzata per i test di valutazione delle emissioni dei gas inquinanti da parte dei motori a benzina negli USA.

nome del fluido n-eptano

(18) Exxsol D40 (21) Stoddard (18) Benzina senza piombo (20) 40CFR86.11 3 (18)

tipo di fluido riferimento produzione produzione funzionamento speciale (*)

peso specifico (g/cm3 a 15,6 °C) 0,681÷0,685 0,765 0,775÷0,790 0,725÷0,780 0,734÷0,744 viscosità cinematica (cSt a 20 °C) 0,60÷0,64 0,96 1,195÷1,205 0,5÷1,5 0,59÷0,65 flash point (°C) -1 40 (22) 43,3 <- 40 -40 Tabella 3.1 principali caratteristiche fisiche di alcuni fluidi utilizzati dagli iniettori

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