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Un po’ di storia

Questo articolo racconta molto sinteticamente l’evoluzione delle cabine a spruzzo e presenta i requisiti di sicurezza e le norme tecniche che regolamentano questa tipologia di impianti; la comprensione e la conoscenza di tali requisiti possono aiutare ad utilizzarle in modo corretto e sicuro.

L’uso della verniciatura, in quanto tecnica per abbellire e proteggere gli oggetti, è vecchio quanto l’uomo, tuttavia l’attenzione verso l’impatto ambientale e la salute dei lavoratori è un aspetto relativamente recente; in passato, i danni provocati in tal senso non sono stati ingenti e ad essi si aggiungono quelli legati agli incendi provocati dalla natura infiammabile della maggior parte delle vernici.
Fortunatamente, con lo sviluppo ed il progresso delle conoscenze e delle tecnologie, si capì che tali problematiche dovevano essere necessariamente integrate in maniera responsabile nei processi produttivi.
Gli obiettivi da raggiungere erano: la salute e la sicurezza dei lavoratori; la protezione dell’ambiente; la produzione di manufatti di qualità e competitivi; la riduzione degli sprechi energetici; la protezione dai rischi di incendio.
Una delle prime soluzioni adottate per integrare qualità e sicurezza fu l’uso di apparecchiature per la verniciatura a spruzzo, operanti all’interno di apposite cabine. Questa tecnica si sviluppò alla fine del 1800 e permise di ottenere contemporaneamente sia una rapida applicazione del prodotto verniciante, sia apprezzabili risultati estetici, sia la raccolta controllata dei residui di vernice.
Dalle prime cabine a spruzzo di fine ottocento, molti sono stati i miglioramenti apportati a questa tecnica, nati soprattutto in ambito automobilistico per via dei grandi volumi in gioco e per gli elevati standard di qualità richiesti.
Miglioramenti che hanno coinvolto tutte le problematiche e gli obiettivi di cui sopra: a partire dalla necessità di regolamentare le emissioni in atmosfera e poi, in cascata, di ricercare nuovi prodotti vernicianti a minor impatto ambientale come sostituti delle più dannose vernici a solvente (contenenti elevate percentuali di VOC – composti organici volatili – e di altre sostanze inquinanti), dalla volontà di trovare nuovi prodotti chimici in grado di fornire prestazioni sempre maggiori per quanto riguarda la qualità del rivestimento e di altri aspetti minori.
Tutto ciò ha portato, come ulteriore conseguenza, anche a operare controlli sempre più elevati su alcuni parametri di processo – quali, tra i più importanti, la temperatura e l’umidità – ottenendo ulteriori miglioramenti delle cabine ma anche, effetto non secondario, un aumento sia dei costi di investimento che dei costi di gestione, soprattutto quando i volumi d’aria in gioco sono elevati: il controllo della temperatura e dell’umidità porta infatti a dover installare apposite apparecchiature in grado di fornire aria di processo fresca e deumidificata in estate, calda e a umidità controllata in inverno; tali apparecchiature devono inoltre essere dimensionate e progettate per poter funzionare efficientemente anche nelle peggiori condizioni climatiche, affinché non si verifichino fermi di produzione o altri inconvenienti.

Parallelamente, ci sono stati nuovi progressi nel campo dei dispositivi di applicazione delle vernici, con l’introduzione delle pistole elettrostatiche e di quelle HVLP (alto volume, bassa pressione), che hanno permesso di raggiungere elevati livelli di efficienza di trasferimento, con conseguente riduzione dell’overspray e del consumo complessivo di vernice.
In taluni casi, infine, l’introduzione della robotica ha permesso di risolvere alcune problematiche concernenti la salute dei lavoratori senza penalizzare la qualità e l’uniformità del rivestimento finale.

Tuttavia, per taluni processi produttivi, l’esperienza ha mostrato che non è sempre possibile soddisfare sia i requisiti di qualità sia di impatto ambientale, semplicemente selezionando vernici e pistole adeguate: ad esempio, in certi casi non è possibile ottenere elevati requisiti prestazionali se non attraverso l’uso di vernici a solvente; in altri, si verificano situazioni in cui talune aziende devono usare elevati volumi di aria di processo in aree dove i livelli di inquinamento sono già elevati.

In tutti questi casi è allora necessario utilizzare dei dispositivi aggiuntivi per l’abbattimento delle sostanze inquinanti.
La maggior parte degli impianti di abbattimento VOC usati nel settore verniciatura sono, oggi, quelli che utilizzano la tecnologia dell’ossidazione termica a temperature superiori a 760°C.
L’ossidazione termica prevede, nella sua forma più semplice, il riscaldamento di tutto il volume di aria esausta estratta dalla cabina ed espulsa in atmosfera; un tale procedimento comporta un elevato consumo energetico, anche se l’energia effettivamente utilizzata per l’abbattimento delle sostanze inquinanti è una bassa percentuale di quella totale: la maggior parte dell’energia consumata viene infatti utilizzata per il riscaldamento dell’aria trattata.
Una delle soluzioni adottate per ovviare a questo inconveniente è l’uso di combustori con recupero di calore ad alta efficienza, quali ad esempio i combustori rigenerativi (RTO).
Un’altra soluzione è quella di concentrare le sostanze inquinanti, facendo passare l’aria esausta attraverso filtri a zeolite o a carboni attivi, e di estrarle successivamente mediante un flusso d’aria calda di volume ridotto, da inviarsi ad un combustore, anch’esso di dimensioni ridotte, per l’ossidazione termica finale.
Esiste tuttavia un terza possibilità, complementare alle due precedenti soluzioni, consistente nella ricircolazione in cabina dell’aria di processo, così da ottenere la concentrazione dei VOC all’interno della cabina stessa ed inviare al dispositivo di abbattimento una volume ridotto di aria esausta.
questo procedimento verrà descritto nella seconda parte di questo articolo.

[CONTINUA]

(Liberamente tratto da “Technical requirements for using recirculation paint spray booths”, di John B. Holecek, P.E., Senior Consulting Engineer, Warren Group Inc.)




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