Progettazione di un sistema di condizionamento per serbatoi stazionari di Biodiesel FAME

L’utilizzo di carburanti di origine non fossile, come il biodiesel, introduce problemi tecnologici che impediscono all’utente del settore del trasporto su gomma, pesante e leggero, di sfruttare gli aspetti positivi senza che quelli negativi compromettano il regolare svolgimento delle attività commerciali. La problematica più importante riguarda la conservazione a medio-lungo termine del carburante senza che lo standard di qualità, verificato al termine della catena di produzione dall’ente responsabile, sia compromessa a causa delle sue proprietà chimico-fisiche in particolari condizioni ambiente. La natura igroscopica e la bassa stabilità all’ossidazione del biodiesel determinano l’assorbimento di umidità dall’atmosfera, che innesca reazioni chimiche che degradano le componenti organiche mentre l’instabilità ossidativa porta alla formazione di perossidi, acidi, aldeidi e polimeri. Inoltre, la solidificazione avviene a temperatura più alta rispetto al diesel-petrolio, compromettendo le proprietà di densità e viscosità in clima rigido. La qualità del carburante è compromessa, assieme all’utilizzo come sostitutivo diretto per l’alimentazione dei mezzi di trasporto. Il seguente documento riguarda la progettazione di un sistema di condizionamento installato su un tradizionale serbatoio di stoccaggio di carburanti, inizialmente progettato per conservare diesel-petrolio e potenzialmente utilizzabile per il biodiesel. Il sistema prevede un’unità di condizionamento con fluido termico riscaldato o raffreddato per mantenere il biodiesel contenuto nel serbatoio ad una temperatura desiderata, quella che porta la sua viscosità al valore richiesto dall’utente esterno. L’interazione tra il fluido termico e il biodiesel avviene attraverso uno o più dispositivi di scambio termico, nella forma di scambiatori di calore a contatto indiretto nel serbatoio principale o in un circuito di circolazione esterno. L’utente è garantito della funzionalità originale di rifornimento. Il controllo del sistema è di tipo in retroazione: la temperatura è una variabile dinamica, mentre la viscosità non è mai direttamente misurata; il biodiesel si considera pronto quando raggiunge una temperatura prefissata, alla quale si ritiene corrispondere una viscosità desiderata attraverso la curva di variazione μ=f(T) nota dalla letteratura. L’implementazione della soluzione permette di controllare la temperatura del biodiesel nel serbatoio principale nell’intervallo [13,16]°C in clima rigido a -5°C per un tempo complessivo di 8h e un consumo energetico inferiore a 0,5 kWh. Inoltre, in caso di solidificazione dell’intero contenuto del serbatoio per mancato funzionamento del sistema, è possibile recuperare una condizione sufficiente all’utilizzo in un tempo inferiore a 6h. Il sistema è meccanicamente compatibile con il combustibile di origine fossile, biocarburanti e possibili loro miscele. Tuttavia, in letteratura non sono disponibili le curve μ=f(T) per tutti i tipi che si possono formare nel tempo nel serbatoio principale. Di conseguenza, l’utente finale non è mai completamente garantito della preservazione ottimale della qualità. Inoltre, le operazioni di riscaldamento potrebbero comportare un elevato consumo di energia perché il controllo della viscosità è implicito. Se si avesse a disposizione una misura diretta e in tempo reale della viscosità del carburante, il controllo della proprietà sarebbe esplicito e il condizionamento potrebbe esattamente il valore desiderato dall’utente.