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livello elementare
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ARGOMENTO: SUBACQUEA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: compressori
I subacquei sanno che per poter respirare sott’acqua devono portare con loro dei contenitori contenenti aria compressa o miscele di gas. Per i non addetti ai lavori, questi serbatoi, chiamati comunemente bombole (tanks), sono caricati attraverso delle macchine complesse chiamate compressori, abbinate a sistemi di filtraggio e de-umidificazione con sistemi di scarico della condensa.
Oggi parleremo dei compressori e scopriremo a quali standard devono rispondere per la nostra sicurezza.
schema generico di un compressore da Aria Respirabile _sistemi di ricarica (marpola.it)
Come funzionano i compressori
I compressori per la ricarica delle bombole ad aria compressa sono costituiti da tre o quattro “stadi” in cui ogni stadio è costituito da un cilindro nel quale scorre un pistone che ha i compito di comprimere l’aria. Questo sistema è lubrificato ad olio, pertanto il pistone è provvisto di fasce elastiche di tenuta che hanno anche la funzione d’impedire il passaggio dell’olio verso la testa del pistone. Gli stadi del compressore sono “collegati in serie”. Questo comporta che l’aria, passando in sequenza nei vari stadi, subisce dei “salti” successivi di pressione e di temperatura. Per la nota legge fisica, aumentando la pressione, a parità di volume, aumenta anche la temperatura.
Per contenere la temperatura entro valori sopportabili dai materiali, l’aria passa da uno stadio all’altro lungo una serpentina raffreddata mediante una ventola connessa all’albero del compressore. Il raffreddamento fa condensare l’umidità contenuta nell’aria e l’eventuale olio “trafilato” attraverso le fasce. Essi miscelandosi, formano un’emulsione che viene scaricata all’esterno del circuito del compressore mediante apposite valvole.
da http://www.marpola.it/Tecnica%20e%20Medicina/144.htm
La maggior parte di questa emulsione, comunemente chiamata “condensa”, è eliminata nel passaggio tra il primo ed il secondo stadio del compressore; i passaggi tra stadi successivi eliminano gran parte di questo residuo. Tuttavia l‘aria all’ultimo stadio conserva ancora una limitata quantità di condensa che deve essere necessariamente eliminata tramite un apposito filtro. Il filtro è costituito praticamente da un contenitore che ospita al suo interno una cartuccia contenente il setaccio molecolare ed il carbone attivo tra loro separati da feltri che filtrano l’eventuale “particolato”. In pratica l’aria passa prima nella parte contenente il setaccio molecolare (che elimina l’umidità residua) e, quindi nel carbone attivo che ha lo scopo di depurare l’aria dai vapori d’idrocarburi, dalle sostanze acide e dagli inquinanti di natura organica, come ad esempio i microrganismi. Per una corretta depurazione dell’aria è quindi fondamentale rispettare le specifiche della casa che costruisce il compressore e, cosa molto importante, controllare che i prodotti (setaccio molecolare e carbone attivo) siano stati conservati sottovuoto (in caso contrario sono inefficienti). Un controllo periodico del sistema di raffreddamento è altresì importante in quanto esso fa condensare l’umidità contenuta nell’aria e l’eventuale olio che potrebbe essere “trafilato” attraverso le fasce.
Monitoraggio ed analisi dell’aria compressa
Per il controllo effettivo dei vari inquinanti esistono varie tecnologie e strumenti in grado di analizzare un campione di miscela. Alcuni sono portatili e possono essere contenuti in una valigetta. Di contro sono costosi e consentono solo un’analisi periodica su un campione invece che un monitoraggio in continua. E’ inoltre essenziale, per la nostra sicurezza, richiedere un’analisi periodica della strumentazione da parte di ditte specializzate. Per quanto riguarda il monossido di carbonio, sono in commercio diversi tipi di analizzatori a costi accessibili che consentono anche un monitoraggio in continua. Sarebbe auspicabile che le stazioni di ricarica si dotassero di questo strumento in quanto il monossido di carbonio non può essere assorbito dal sistema filtrante e la sua presenza può essere causa di gravi problemi. Un altro dato importante da misurare è l’umidità residua che può dare un indice del buon funzionamento dei filtri; essi sono costruiti in modo che il setaccio molecolare si esaurisca prima del carbone attivo, per cui un aumento dell’umidità in uscita indica l’esaurimento del filtro. Per gli oli, veri e propri killer, si ricorre ad analizzatori che misurano gli oli nebulizzati.
E la qualità dell’aria in uscita dal compressore?
secondo le specifiche EN 12021
La qualità dell’aria dovrebbe essere garantita dalla legge secondo le specifiche DIN EN 12021 (già DIN EN 3188); in realtà spesso questo controllo è talvolta mirato alle certificazioni necessarie per poter vendere i compressori. I controlli successivi, che dovrebbero essere eseguiti da parte dei servizi d’igiene ambientale (in Italia dalle ASL), sono purtroppo spesso inesistenti e tutto si basa sulla professionalità ed onestà del carica bombole.
ISO?
A questo punto dobbiamo fare chiarezza sulle relative norme ISO (international standard organisation) e perché sono così importanti. Esse nascono dal lavoro di concertazione dell’Organizzazione Internazionale per la Normazione che è la più grande istituzione a livello mondiale per lo sviluppo e la pubblicazione di norme internazionali. La ISO raggruppa gli organismi nazionali di standardizzazione di ben 159 paesi, con un membro per ogni paese ed una segreteria generale a Ginevra, Svizzera, responsabile del coordinamento dell’intero sistema.
Si tratta di un organizzazione non governativa che funge da ponte tra il settore pubblico e quello privato. Molti di questi membri sono rappresentanti di Enti governativi o agiscono su incarico dei propri governi. Altri membri provengono unicamente dal settore privato e sono costituiti da associazioni industriali nazionali che contribuiscono direttamente allo sviluppo di norme internazionali in materia di qualità ed analisi dell’aria compressa.
Le norme riguardanti la qualità (purezza) dell’aria compressa per quanto concerne i compressori (attualmente in vigore) seguono le seguenti serie: ISO 8573 / ISO 12500 / ISO 7183. La più utilizzata è la serie ISO 8573, e in particolare la ISO 8573-1 versione 2010. La qualità dell’aria dei compressori viene invece espressa secondo i criteri della norma ISO 8573-1:2010.
Il livello di qualità dell’aria compressa deve essere basata sul valore risultante di molte misure, eseguite in uno specifico periodo di tempo ed in condizioni operative ben definite.
La norma ISO prevede una serie di 3 cifre:
la prima cifra – particolato – deve essere massimo tre, meglio se inferiore
la seconda cifra si riferisce all’umidità minima
la terza cifra deve avere un valore massimo di 2 (meglio un valore inferiore).
Riassumendo per poter essere impiegabile la qualità dell’aria (secondo le norme ISO 8573-1) deve avere come minimo i valori 3 . 7 . 2, meglio esplicitati dalla tabella seguente:
secondo le norme ISO 8573-1
ovvero minori di livello 3 per le particelle, minore di 0,5 g/m3 per l’umidità e minore di 0,1 mg/m3 di particelle d’olio.
Ci torneremo … essendo l’argomento di interesse per la salute e per le implicazioni legali di un suo cattivo malfunzionamento.
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