L'importanza di coibentare il fondo dei serbatoi di accumulo ad alte temperature

Considerando i costi energetici, il perenne problema dei fenomeni corrosivi e l'attenzione alla sicurezza complessiva, l'installazione di un sistema di coibentazione termica al di sotto dei serbatoi di accumulo ad alte temperature è divenuta una scelta efficiente dal punto di vista dei costi. Un sistema di coibentazione adeguatamente progettato e installato consente di risparmiare energia, migliorare la sicurezza sul lavoro ed estendere il ciclo di vita utile dei serbatoi, il tutto con tempi di recupero dell'investimento relativamente brevi.

I serbatoi di accumulo sono usati per immagazzinare una varietà di sostanze organiche allo stato liquido e gassoso, come materie prime, prodotti intermedi, prodotti finali o sottoprodotti utilizzabili. A causa della loro inadeguata coibentazione, ogni anno viene sprecata un'enorme quantità di energia. Quando si lavora per ridurre al minimo i costi, è importante da un lato considerare la sicurezza sul luogo di lavoro e, dall'altro, assicurare che le risorse siano conservate e utilizzate in modo efficiente. Senza un sistema di isolamento affidabile, i serbatoi possono causare perdite di energia e perdite economiche, e possono mettere a rischio la sicurezza del personale. La crescente domanda mondiale di prodotti chimici e adeguati sistemi per la conservazione e la movimentazione delle sostanze rende ancor più importante assicurare l'efficienza energetica e la sicurezza dei serbatoi di accumulo.

I serbatoi differiscono tra loro per progetto e accessori, e la loro costruzione dipende dalla temperatura di esercizio e dalle caratteristiche del prodotto che sono destinati a contenere. È quindi necessario effettuare un'analisi dettagliata che prenda in considerazione ogni aspetto, in modo da assicurare che il prodotto possa essere conservato e gestito nel modo più sicuro ed efficiente possibile.

In genere si pensa che, nei serbatoi di accumulo ad alte temperature, la sorgente primaria della dispersione energetica siano le pareti e la sommità. Tuttavia, a meno che il serbatoio non sia completamente pieno, l'area di maggiore dispersione è la base.

Anche quando un serbatoio è riempito per appena il 10% della capacità, il fondo è sempre al 100% a contatto con il fluido caldo e costituisce il punto più soggetto a scambio termico e dispersione energetica. Perciò è fondamentale prevedere un buon sistema di coibentazione alla base del serbatoio che consenta di ridurre la dispersione energetica.

Oltre a ridurre la dispersione energetica, i sistemi di coibentazione del fondo dei serbatoi presentano altri vantaggi. Innanzitutto, la coibentazione deve proteggere dalle alte temperature la struttura su cui posa il serbatoio. Ciò significa che la piastra di fondazione in calcestruzzo armato può essere installata in modo più economico. Nel caso di fuoriuscite o perdite del fluido contenuto nel recipiente, i sistemi di coibentazione del fondo dei serbatoi contribuiscono anche alla protezione da attacchi chimici. Poiché le fuoriuscita di sostanze pericolose o fumi può mettere in pericolo gli operatori, l'installazione di un sistema di coibentazione sul fondo dei serbatoi serve anche a migliorare la sicurezza sul luogo di lavoro.

Inoltre, la coibentazione dovrebbe offrire un'adeguata resistenza alla compressione, idonea alle caratteristiche di progetto del serbatoio. Un'insufficiente resistenza alla compressione in installazioni a carico elevato può essere la causa di assestamenti e di ridotte prestazioni termiche, che a loro volta possono portare a un aumento della viscosità o alla solidificazione del prodotto. Infine, la coibentazione dovrebbe essere in grado di resistere ai fenomeni di corrosione e mitigare il degrado del recipiente. Nel corso della sua vita utile, un tipico serbatoio di accumulo può essere usato per scopi diversi oppure operare a temperature cicliche. In molti casi, se il serbatoio non è adeguatamente isolato, si può venire a creare un ambiente che favorisce i fenomeni di corrosione sotto la coibentazione (CUI). Molti serbatoi attualmente in costruzione sono progettati per essere multifunzione; sono questi i casi in cui è particolarmente importante prevedere, sin dal progetto iniziale, la coibentazione del fondo del serbatoio.

Per la coibentazione del fondo dei serbatoi è importante prevedere un materiale isolante che sia a celle chiuse, impermeabile e ignifugo. In questo modo è possibile fronteggiare la penetrazione di umidità e i fenomeni di corrosione al di sotto della coibentazione (CUI), che possono avere conseguenze catastrofiche. L'uso di materiali non infiammabili limita i potenziali pericoli, inerenti ai serbatoi di accumulo, associati a incendi e fumo.

Inoltre, è cruciale che il materiale isolante presenti un'elevata capacità portante, specificamente progettata per questo tipo di applicazioni e in grado di offrire una resistenza alla compressione fino a 240 t/m2 senza subire deformazioni. Nel caso dei serbatoi ad alte temperature, un'insufficiente resistenza alla compressione del materiale isolante può portare ad assestamenti, perdita di prestazioni termiche, destabilizzazione dell'ambiente di processo, ridotto controllo della viscosità e possibile solidificazione del contenuto.

A seconda della temperatura del fluido, dello spessore dell'isolante e dei costi energetici sostenuti, il recupero dell'investimento per la coibentazione del fondo di un serbatoio può avvenire in pochi anni e talvolta persino in pochi mesi.

Owens Corning produce la coibentazione a vetro cellulare FOAMGLAS®, che attualmente è usata in tutto il mondo per migliaia di serbatoi operanti a temperature elevate, basse e criogeniche. Di fatto, la coibentazione a elevata capacità portante HLB FOAMGLAS® è un elemento fondamentale in oltre il 90% dei sistemi di isolamento del fondo dei serbatoi di GNL nel mondo, un'applicazione critica che richiede capacità portanti estreme e particolari proprietà di isolamento termico per temperature criogeniche.

Nel calcolo dei tempi di recupero dell'investimento e dei rendimenti annui associati alla coibentazione del fondo dei serbatoi, è importante prendere in considerazione fattori quali le temperature e i prezzi dell'energia. Per ogni specifico progetto, si mettono in relazione il calore dissipato attraverso il fondo non coibentato e il costo totale dell'investimento. In questo modo si ottiene il tempo complessivo di recupero dell'investimento, che varia da qualche mese a qualche anno a seconda della temperatura del fluido contenuto.

Inoltre, è opportuno calcolare il rendimento complessivo futuro dell'investimento in funzione del ciclo di vita del serbatoio. Il calcolo evidenzia la quantità di energia risparmiata per metro quadrato di fondo coibentato, e il rendimento complessivo per anno dopo l'iniziale periodo di recupero dell'investimento.

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