MISCELAZIONE GAS
MISCELE DI GAS
Nell’uso comune, il termine gas indica lo stato aeriforme della materia. Sul piano fisico, una sostanza è un gas quando la sua temperatura di ebollizione è molto al di sotto della temperatura ambiente, cioè quando si trova normalmente allo stato di gas sulla Terra.
L’esempio più immediato di gas è costituito dall’atmosfera terrestre, nella quale i gas più abbondanti sono l’Azoto e l’Ossigeno.
Una miscela gassosa è una miscela di due o più gas. I componenti di una miscela possono essere solidi, liquidi o gassosi. Un esempio di miscela di sostanze gassose, liquide e solide è l’aria. Nell’aria, i gas omogeneamente miscelati sono principalmente l’Azoto (78%), l’Ossigeno (21%), l’Argon (1%) e l’Anidride Carbonica (0,04%), più una percentuale variabile di acqua sotto forma di vapore; le particelle di polvere costituiscono la parte solida e le goccioline d’acqua costituiscono la parte liquida.
Risultati sperimentali dimostrano come, sotto l’aspetto termodinamico e termocinetico, un fluido aeriforme abbia un comportamento differente nel caso in cui si trovi da solo, o in un miscuglio eterogeneo. In quest’ ultimo caso, si riscontrano configurazioni dotate di caratteristiche peculiari ben definite.
Ai fini della miscelazione, i gas devono avere la caratteristica di non reagire tra loro, poiché la miscelazione di gas è un processo irreversibile da cui ci dobbiamo aspettare un aumento di entropia. Per descrivere il comportamento di un miscuglio è indispensabile conoscerne la composizione e un determinato numero di proprietà fisiche, che vanno determinate sperimentalmente. Nel caso di gas reali, è preferibile ricorrere a diagrammi termodinamici forniti dallo studio diretto della miscela.
MISCELATORE DI GAS
Il termine miscelatore si riferisce a un impianto assemblato per miscelare due o più sostanze ovvero che immette una quantità calibrata di una determinata sostanza in un’altra, in modo continuo, o in più cicli.
La tecnologia dei sistemi di miscelazione dei gas utilizza i principi della Termodinamica dei fluidi per realizzare la miscelazione di due o tre gas alla concentrazione richiesta.
Queste apparecchiature provvedono alle tre funzioni di miscelazione, misurazione e analisi dei gas.
A tale scopo vengono impiegati controllori di portata della mandata dei gas da miscelare in grado di garantire l’accuratezza della miscela in funzione della commutazione operata. Per ogni canale è previsto un filtro, una valvola di isolamento, una valvola a spillo, un indicatore di pressione e un filtro tagliafiamma (versione ATEX). La camera di miscelazione deve assicurare un mix completo senza flusso laminare.
Master Energia valuta nel concreto tutta una serie di singole necessità dei suoi clienti per tutto ciò che concerne l’impiego dei gas e la sua sicurezza. Potete contare su un team di esperti con un solido background nel settore della trasformazione chimica dei gas e oltre 30 anni di esperienza nell’ambito dei miscelatori.
L’operazione di miscelazione dei gas viene sfruttata in una moltitudine di processi, industriali e non, tra i quali: Industria alimentare, Industria delle bevande, Industria del vetro, Tecnologia medicale, Taglio e saldatura, Trattamenti termici, Tecnologia laser, Tecnologia subacquea, Soluzioni personalizzate.
Nel caso di utilizzo per il confezionamento di prodotti alimentari, i gas che compongono la miscela sono principalmente l’anidride carbonica (CO2) e l’azoto (N2) e talvolta anche l’ossigeno (O2). Tali gas possono essere usati singolarmente o in miscele binarie o ternarie. L’anidride carbonica ha proprietà batteriostatiche ed ossidoprotettive che danno luogo ad un effetto anaerobico totale o parziale, efficace per temperature inferiori ai +5° C. E’ facilmente solubile nei grassi e nell’acqua contenuta nei prodotti.
L’azoto svolge un’azione inertizzante ed ha la proprietà di limitare l’ossidazione chimica. Se miscelato con la CO2, che come detto viene parzialmente assorbita nei liquidi e nei grassi degli alimenti, permette anche di ottenere un minor restringimento della confezione. Quando l’aria viene sostituita con una miscela di gas, i batteri cessano di diffondersi. La composizione della miscela di gas varia in base alla tipologia di alimento.
L’ossigeno, opportunamente miscelato con gli altri gas già citati, viene utilizzato anche nel confezionamento delle carni e del pesce bianco perché ha la proprietà di reagire con l’emoglobina, contribuendo a mantenere inalterate la freschezza e anche le qualità visive del prodotto.
La birra viene sottoposta a determinati processi di lavorazione e di confezionamento usando proprio le proprietà di determinati gas, quali l’Anidride Carbonica e l’Azoto, oppure una miscela dei due.
Un miscelatore studiato specificatamente a questo scopo, permette la produzione di tipi sempre diversi di miscela, a seconda delle necessità.
Un’alternativa alla purificazione dell’Aria naturale è la produzione di aria sintetica o ricostruita, che altro non è che la miscela di Ossigeno e Azoto F.U. con proporzioni simili a quelle nell’aria presente in atmosfera. Il Miscelatore produce Aria sintetica in maniera affidabile, a basso costo, con una semplice installazione, a basso dispendio energetico e minime manutenzioni. Un altro impiego dei miscelatori in ambito sanitario riguarda la miscelazione dei gas per anestesia.
Per il taglio e la saldatura dei metalli si utilizza la miscelazione di aria e Ossigeno con gas combustibili e la relativa analisi. Di fondamentale importanza nell’industria meccanica è il processo di saldatura, sono molte le miscele di gas a protezione del bagno di saldatura impiegate a seconda del tipo di materiale e del procedimento di saldatura.
Per alcuni processi di trattamento, è richiesto un controllo preciso della composizione del gas di formatura. Elevati livelli di uniformità e riproducibilità di trattamento sono ottenuti grazie ad un’attenta gestione dei parametri del processo di cementazione (controllo del vuoto raggiunto, composizione della miscela del gas cementante, variazione di pressione e temperatura nelle fasi di cementazione, temperatura in fase di austenizzazione, pressione dell’azoto in fase di tempra). Questi requisiti sono tutti soddisfatti con opportuni sistemi di miscelazione gas.
I trattamenti termici dei metalli impiegano particolari miscele di gas (forming) a seconda del tipo di trattamento richiesto, in alcuni casi queste miscele contengono anche gas combustibili come l’idrogeno, i nostri miscelatori sono concepiti per lavorare in totale sicurezza, infatti sono molti gli accorgimenti progettuali che tengono in considerazione la più grande quantità di probabili guasti e la giusta soluzione affinchè questi non si verifichino.
Uno dei modelli laser maggiormente usati nella lavorazione dei materiali è il laser CO2. Questi laser impiegano miscele di gas composte da: CO2, N2 e He. Il raggio laser viene generato dall’eccitazione e conseguente scarico di molecole di CO2. Il gas N2 contenuto nella miscela supporta il trasferimento di energia alle molecole di CO2, mentre il gas He aumenta la dispersione del calore.
L’utilizzo di miscele composte da anidride carbonica, azoto ed elio sono comunemente utilizzate nei pantografi a taglio laser.