2.3
– Sistemi di ventilazione
Durante il processo di asciugatura della carta si verifica un’interazione tra fibre, acqua ed aria; proprio la movimentazione dell’aria in seccheria sta diventando un fattore di crescente importanza. Un buon sistema di ventilazione garantisce, infatti, i seguenti vantaggi:
corretta distribuzione di aria calda e secca in prossimità del foglio rimozione dell’evaporato formatosi in seccheria
ambiente controllato e favorevole al processo di asciugatura migliore qualità dei prodotti
maggiore velocità di produzione
migliore utilizzo e, quindi, risparmio di energia
buone condizioni di lavoro per gli addetti (in termini di calore, umidità e rumore) riduzione di emissioni verso l’esterno (ad esempio rumore e foschia)
riduzione del rischio di deterioramento (da umidità) per la costruzione ed i suoi componenti
L’insieme dei dispositivi, atti a garantire una corretta ventilazione in seccheria pluricilindrica, è costituito essenzialmente da:
- unità di soffiaggio dell’aria calda e secca (pocket ventilation) - sistemi di estrazione dell’aria umida (cappe aspiranti)
L’asciugatura per convezione è ottenuta, sia grazie allo scambio termico tra l’aria calda (immessa dai sistemi di soffiaggio) e la superficie umida del foglio di carta, sia grazie alla rimozione dell’evaporato per mezzo dei sistemi di estrazione.
2.3.1 – Unità di soffiaggio
La distribuzione dell’aria calda e secca risulta essere un fattore determinante in seccheria pluricilindrica. L’umidità dell’aria, nei pressi del nastro di carta, deve rimanere a livelli ragionevolmente bassi; se l’ambiente non è ventilato correttamente, l’umidità tende a raccogliersi nei tiri liberi del foglio (tela uno-run) e nelle tasche dei cilindri essiccatori (doppia tela), influendo negativamente sul processo di asciugatura:
- minor evaporazione - scarsa qualità della carta - profilo di umidità irregolare - bassa velocità di produzione - maggior consumo energetico - maggiori costi
Il rifornimento di aria calda e secca, nei pressi del foglio, viene affidata alla cosiddetta pocket ventilation: sistema di ventilazione costituito da appropriati dispositivi (boxes, “cassette”) di soffiaggio, agenti nei pockets (“sacche, tasche”: porzioni di seccheria delimitate lateralmente dal nastro di carta, superiormente e inferiormente dai cilindri e dai rulli guida-tela).
Esiste una grande varietà di boxes (in base al tipo di carta prodotta, alla grammatura, alla configurazione della seccheria e alla velocità di produzione), ma quelli maggiormente utilizzati in seccheria pluricilindrica risultano essere:
blow-boxes: “cassette soffianti” o “stabilizzatori di foglio”, possono essere usate
singolarmente o in coppia. Oltre a garantire il rifornimento di aria calda e secca, contribuiscono a mantenere il nastro di carta ben aderente alla tela essiccatrice (riduzione dei problemi di fluttering): insufflando tangenzialmente aria, ai lati e nel verso di percorrenza del foglio, le blow-boxes generano infatti una depressione (pressione negativa) dietro la tela; l’aria uscente dall’altro lato migliora la ventilazione della tasca.
Figura 40 – “Tipi di Blow-boxes”
In condizioni stazionarie, il flusso di calore trasferito, per convezione, dall’aria (calda e secca) insufflata alla carta risulta:
dove:
2.3.2 – Cappe aspiranti
Fino agli anni ’70, le seccherie non erano dotate di cappe aspiranti e quindi il vapore acqueo, prodotto durante il processo di asciugatura della carta, si diffondeva in sala macchina; la presenza, continua ed ingente, di condensa rendeva difficili le condizioni di lavoro per gli addetti e portava ad un progressivo deterioramento del fabbricato.
qa-c: flusso di calore (quantità di calore [J] trasferita nell’unità di tempo [s]) [W]
Ta: temperatura dell’aria [°C]
Tc: temperatura della carta (misurata sulla faccia esterna del foglio) [°C]
A: superficie di scambio termico [m2]
Successivamente, con l’aumentare della produzione, si è sentita la necessità di trasferire l’evaporato all’esterno; le seccherie vennero, infatti, dotate di:
• cappe aperte: garantivano l’estrazione del vapore acqueo, ma non esisteva alcun controllo sulle correnti d’aria esterne e su quelle che si creavano all’interno della seccheria. Inoltre, i primi tipi di cappe aperte non erano coibentate: per evitare formazione di condensa all’interno della cappa stessa, la quantità d’aria aspirata, per ogni kg di evaporato, era molto alta (circa 40-50 kg d’aria secca per kg di acqua). In seguito, soprattutto negli impianti di grande dimensione, vennero dotate di coibentazione sul tetto e sulle pareti laterali: diminuirono, quindi, sia la quantità di aria aspirata (circa 30-35 kg d’aria secca per kg di acqua), sia le dispersioni di calore (maggiori rendimenti). Oggi le cappe aperte non sono pressoché più utilizzate, eccetto nel caso di macchine con ridotta produzione o installate in paesi caldi.
Figura 41 – “Cappa aperta”
Negli ultimi anni, per far fronte ai continui aumenti di produzione, le seccherie sono state dotate di:
• cappe chiuse: rappresentano la soluzione più moderna e valida dal punto di vista energetico. La seccheria viene integralmente racchiusa (scantinato compreso) da una cappa coibentata con materiale isolante ad elevato spessore e densità; i pannelli laterali e del tetto sono, generalmente, realizzati in lamiera di alluminio (peso ridotto e modesti problemi di ruggine). La quantità d’aria aspirata per ogni kg
quella di una corrispondente cappa aperta). Inoltre, poiché l’evaporato risulta caratterizzato da un elevato contenuto termico, le cappe chiuse vengono dotate anche di un impianto di recupero calore. Opportuni scambiatori consentono di:
- preriscaldare fino a temperature di 50-60°C l’aria soffiata sul foglio umido - preriscaldare fino a temperature di 30-40°C l’aria di climatizzazione - produrre acqua calda per uso tecnologico e sanitario
L’aria esausta in eccesso viene, infine, espulsa all’esterno dell’impianto.
Riassumendo, i vantaggi connessi all’impiego di una cappa chiusa sono: - controllo e riduzione delle correnti d’aria → migliore asciugatura della carta - minori perdite di calore → minori consumi energetici → minori costi
- migliori condizioni di lavoro per gli addetti, in seccheria
