Per le dimensioni più grandi, utilizziamo solitamente miscelatori statici PE per applicazioni generali. Questo materiale ha un prezzo inferiore al PVC, il che sarà di grande importanza nelle grandi dimensioni.
introduzione
I miscelatori statici sono strumenti essenziali in vari processi industriali, utilizzati per miscelare liquidi, gas e particelle solide. Questi miscelatori vengono utilizzati in numerosi settori industriali grazie al loro design semplice ed efficiente. Grazie alle sue proprietà uniche, il polietilene (PE) è uno dei materiali più ampiamente utilizzati nella costruzione di miscelatori fissi. In questo articolo abbiamo esaminato i principi di funzionamento, le caratteristiche e le applicazioni consolidate del miscelatore in polietilene.
Principi di funzionamento del miscelatore stazionario
Definizione del mixer fisso
Un miscelatore stazionario è un dispositivo di miscelazione che miscela i materiali senza bisogno di parti in movimento. Questi dispositivi sono costituiti da un insieme di elementi di miscelazione fissi, posizionati all’interno di un tubo o di una camera. Quando i materiali attraversano questi elementi, si mescolano in modo omogeneo grazie a molteplici ramificazioni e cambiamenti di direzione.
Processo di miscelazione fisso
La stabilità delle prestazioni del miscelatore dipende dai principi dell’idrodinamica e del flusso dei fluidi. Gli elementi di miscelazione all’interno del miscelatore sono progettati per suddividere il flusso del materiale in diversi flussi più piccoli in modo organizzato e poi combinarli insieme. Questo processo determina una miscelazione omogenea dei materiali. I miscelatori fissi solitamente non necessitano di alimentazione esterna e funzionano sfruttando esclusivamente l’energia del flusso del materiale.
Materiale in polietilene (PE).
Cos’è il polietilene?
Il polietilene è un polimero termoplastico utilizzato in numerose applicazioni industriali grazie alle sue proprietà uniche. Il polietilene è noto per essere un materiale plastico con elevata resistenza agli agenti chimici, al calore e agli urti. Questo materiale presenta proprietà meccaniche e chimiche superiori che lo rendono la scelta ideale per la costruzione di miscelatori fissi.
Proprietà del polietilene (PE)
- Elevata resistenza agli agenti chimici : il polietilene presenta un’elevata resistenza a molti agenti chimici e solventi, il che contribuisce a migliorare la durata produttiva dei miscelatori.
- Resistenza al calore : il polietilene ha una buona resistenza al calore e la capacità di funzionare a diverse temperature.
- – Leggero : grazie al suo peso leggero, il polietilene aiuta a ridurre il peso complessivo dei miscelatori e li rende più facili da trasportare e installare.
- Resistenza meccanica : il polietilene ha una buona resistenza meccanica e agli urti, il che contribuisce ad aumentare la durata e l’efficienza dei miscelatori.
- Non assorbe l’umidità : il polietilene ha proprietà resistenti all’acqua e non assorbe l’umidità, il che aiuta a migliorare le prestazioni e la durata produttiva dei miscelatori.
Proprietà fisse del miscelatore con materiale in polietilene (PE).
1. Resistenza alla corrosione
Una delle caratteristiche eccezionali del miscelatore fisso in polietilene è la sua elevata resistenza alla corrosione. Questi miscelatori sono in grado di resistere agli effetti chimici di vari materiali e di prevenirne la distruzione e i danni causati dalla corrosione.
2. Elevata precisione
Il miscelatore statico in polietilene garantisce un’elevata precisione nella miscelazione dei materiali. Questi miscelatori riescono a miscelare i materiali in modo omogeneo e uniforme, contribuendo a migliorare l’efficienza e la precisione delle operazioni.
3. Lunga vita
Grazie alle eccellenti proprietà meccaniche e chimiche del polietilene, i miscelatori fissi realizzati con questo materiale hanno una lunga durata. Questa caratteristica contribuisce a ridurre la necessità di riparazioni e sostituzioni del miscelatore e ad abbassare i costi di manutenzione.
4. Prestazioni stabili
Il miscelatore fisso realizzato in polietilene garantisce prestazioni stabili e affidabili. Questi miscelatori possono funzionare bene in condizioni di lavoro difficili e a diverse temperature e garantiscono un flusso uniforme del materiale.
5. Compatibilità con diverse sostanze chimiche
Il polietilene è altamente compatibile con vari prodotti chimici. Questa caratteristica consente ai miscelatori fissi di ottenere ottime prestazioni nella miscelazione di una varietà di prodotti chimici e persino di materiali corrosivi e sensibili.
Applicazioni di miscelatori statici con polietilene (PE).
1. Industrie chimiche
Nell’industria chimica, il miscelatore statico con materiale in polietilene viene utilizzato per miscelare vari prodotti chimici, tra cui acidi, basi e solventi. L’elevata resistenza chimica e la precisione di miscelazione di questi miscelatori contribuiscono a migliorare l’efficienza e la qualità dei processi chimici.
2. Industrie petrolchimiche
Nell’industria petrolchimica, il miscelatore statico con polietilene viene utilizzato per miscelare prodotti chimici e additivi nei processi di produzione e raffinazione. Questi miscelatori sono ampiamente utilizzati nell’industria grazie alla loro elevata resistenza agli agenti chimici e alla capacità di operare in condizioni difficili.
3. Industrie farmaceutiche
Nell’industria farmaceutica, per miscelare farmaci e soluzioni sensibili si utilizza un miscelatore statico in polietilene. L’elevata precisione e la compatibilità chimica di questi miscelatori contribuiscono a migliorare la qualità e la sicurezza dei prodotti farmaceutici.
4. Industrie alimentari e delle bevande
Nell’industria alimentare e delle bevande, il miscelatore statico con materiale in polietilene viene utilizzato per miscelare additivi e conservanti nei processi di produzione. Questi miscelatori sono molto utili in questo settore grazie alla loro elevata resistenza agli agenti chimici e alla capacità di funzionare a diverse temperature.
5. Trattamento delle acque e delle acque reflue
Nei sistemi di trattamento delle acque e delle acque reflue, i miscelatori fissi in polietilene vengono utilizzati per miscelare sostanze chimiche come cloro, antincrostanti e anti-incrostanti. Questi miscelatori contribuiscono a migliorare la qualità dell’acqua e a ridurre i problemi causati dalla sedimentazione e dalla corrosione.
Vantaggi dell’utilizzo di miscelatori static con materiale in polietilene (PE).
1. Migliorare l’efficienza e la precisione
L’uso di miscelatori static con polietilene aiuta a migliorare l’efficienza e la precisione delle operazioni di miscelazione dei materiali. Questi miscelatori riescono a miscelare i materiali in modo omogeneo e uniforme , migliorando le prestazioni e riducendo gli sprechi di materiale.
2. Ridurre i costi di manutenzione e riparazione.
Grazie all’elevata resistenza e alla lunga durata del miscelatore fisso in polietilene, si riduce la necessità di riparazioni e sostituzioni dei miscelatori. Questa caratteristica aiuta a ridurre i costi di manutenzione e riparazione e ad aumentare la produttività economica.
3. Maggiore sicurezza e affidabilità
Il miscelatore fisso in polietilene offre elevata sicurezza e affidabilità grazie all’elevata resistenza alla corrosione e alla compatibilità chimica. Questa caratteristica contribuisce a ridurre il rischio di fuoriuscite di sostanze chimiche e di guasti del miscelatore, garantendo prestazioni stabili e affidabili.
4. Compatibilità ambientale
Il polietilene è una plastica durevole, resistente e altamente ecologica. L’utilizzo di miscelatori static con materiale in polietilene aiuta a ridurre il consumo di sostanze chimiche nocive e a limitare l’inquinamento ambientale.
Polietilene (PE)
I materiali in polietilene vengono prodotti a partire da materie prime ricavate dal gas naturale mediante due processi di polimerizzazione primari.
La polimerizzazione a bassa pressione produce catene polimeriche lineari con brevi ramificazioni laterali. Le variazioni di densità nel polimero risultante si ottengono modificando la quantità di monomero utilizzato con l’etilene durante il processo di polimerizzazione.
Il processo di polimerizzazione ad alta pressione produce catene polimeriche con ramificazioni laterali altamente sviluppate. Le variazioni di densità nel polimero risultante sono causate dalle variazioni della temperatura e della pressione utilizzate durante il processo di polimerizzazione.
Le proprietà fisiche dei materiali in polietilene sono specifiche per ogni grado o tipo e possono essere modificate da variazioni nella densità e nella distribuzione del peso molecolare. Le proprietà fisiche generali sono elencate nella tabella seguente.
Nei sistemi di tubazioni e raccordi vengono utilizzati numerosi tipi di polietilene, ciascuno con proprietà specifiche studiate per una particolare applicazione. Per ottenere indicazioni sulla scelta più efficace per ogni installazione, rivolgersi a Windex. I tipi più comuni di materiali in polietilene sono i seguenti:
Polietilene a bassa densità (LDPE)
L’LDPE ha una struttura a catena altamente ramificata con una miscela di catene laterali piccole e grandi. L’LDPE ha una densità di 910-940 kg/m3 e presenta elevata flessibilità e proprietà di mantenimento a basse temperature.
L’LDPE viene principalmente utilizzato nei tubi di piccole dimensioni per l’irrigazione o per gocciolamenti, con dimensioni fino a 32 mm di diametro.
I materiali LDPE possono essere modificati con elastomeri (gomma modificata) per ottenere valori di resistenza alle sollecitazioni ambientali (ESCR) in piccole applicazioni di irrigazione in cui i tubi operano in ambienti aperti trasportando prodotti chimici agricoli.
PE lineare a bassa densità (LLDPE)
L’LLDPE ha una struttura a catena con poca ramificazione laterale e una distribuzione del peso molecolare più stretta, con conseguenti migliori proprietà ESCR e di resistenza alla trazione rispetto ai materiali LDPE. L’LLDPE può essere utilizzato come polimero singolo o come miscela con LDPE, in piccole applicazioni di irrigazione per sfruttare la flessibilità del materiale.
PE80 e PE100
Il primo materiale per tubi in polietilene utilizzato in applicazioni ingegneristiche è stato il polietilene ad alta densità (HDPE) tipo 50 con una sollecitazione a lungo termine di 50 MPa. Successivamente, il polietilene a media densità (MDPE), con proprietà migliorate rispetto ai precedenti materiali ad alta densità, è stato utilizzato nei tubi grazie alla sua flessibilità, formabilità, resistenza alla lenta crescita delle crepe e resistenza alla propagazione delle crepe.
I materiali per tubi in polietilene di seconda e terza generazione attualmente utilizzati possono essere materiali a media o alta densità e sono ora denominati resistenza minima richiesta (MRS). Il materiale del tubo PE80 ha un MRS di 8,0 MPa, mentre il PE100 ha un MRS di 10,0 MPa. I tubi in polietilene sono ampiamente utilizzati in applicazioni pressurizzate e non pressurizzate, quali reti idriche, fognarie, reti del gas, serpentine di tubi di piccolo diametro, serpentine mobili per irrigazione, tubi elettrici e per telecomunicazioni, applicazioni industriali e minerarie.
Classificazione dei materiali e gradiente di stress
Sollecitazione di progettazione idrostatica
La sollecitazione idrostatica di progetto ammissibile dipende dalla resistenza minima richiesta (MRS), che a sua volta si ricava dalle curve di pendenza della sollecitazione.
Le curve sforzo-deformazione vengono generate da test di compressione a breve e lungo termine di campioni di tubi. Poiché esiste una relazione lineare tra il logaritmo dello stress applicato e il logaritmo del tempo fino al cedimento, i punti di prova vengono tracciati ed estrapolati a un punto di 50 anni scelto arbitrariamente.
In alcuni casi, soprattutto quando le temperature aumentano, si verifica un improvviso cambiamento nella pendenza della curva, noto come “ginocchio”. Il ginocchio, come mostrato nella figura sottostante, mostra una transizione da una modalità di rottura plastica a una modalità di rottura fragile.
La relazione tra le curve per diverse temperature di prova consente di prevedere la posizione del ginocchio a 20°C sulla base della posizione nota alla temperatura elevata. Ciò a sua volta consente di prevedere l’età della muffa a 20°C.
Il valore previsto dello stress anulare (limite di previsione inferiore al 97,5%) è determinato al punto dei 50 anni. Di conseguenza, il composto PE viene classificato come PE 80 o PE 100 in base alla resistenza minima richiesta (MRS) del materiale, ovvero 8,0 o 10,0 MPa.
La sollecitazione idrostatica di progetto si ottiene applicando un fattore di almeno 1,25 al valore MRS. Si sottolinea che le curve sforzo-deformazione costituiscono solo una base di progettazione e non prevedono la durata del sistema.
curve di pendenza dello stress
Per progettare un tubo dello spessore richiesto per una data pressione e diametro, ad esempio, si applica la seguente formula:
σ = SMR/C
σ = P(de)/2e
Aspetti prestazionali dei materiali in polietilene
Resistenza alla corrosione
Il trasporto di solidi in trasportatori di liquidi o gas in tubazioni in polietilene provoca la corrosione delle pareti interne del tubo, soprattutto nei punti critici come curve o giunti. L’elevata resistenza alla corrosione, la flessibilità, la leggerezza e la robustezza dei tubi in polietilene Vinidex ne consentono un ampio utilizzo in applicazioni quali il trasporto di fanghi e residui minerari. La corrosione era causata dall’attrito tra la parete del tubo e le particelle trasportate. La quantità e la velocità effettive di corrosione delle pareti dei tubi sono determinate da una combinazione dei seguenti fattori:
- Peso specifico dei solidi
- Contenuto solido nell’argilla
- Forma, durezza e dimensione delle particelle solide
- velocità del fluido
- Grado di materiale per tubi in polietilene
L’interazione di questi parametri implica che qualsiasi previsione sulla velocità di corrosione può essere verificata solo se il test sulla velocità di corrosione viene eseguito sulla malta specificata nelle condizioni operative proposte. In diverse condizioni di prova, la classificazione relativa dei diversi materiali dei tubi potrebbe cambiare e, se possibile, dovrebbe essere sottoposta a verifica.
In generale, i tubi in polietilene hanno una maggiore resistenza alla corrosione rispetto ai tubi in acciaio, ghisa duttile, FRP, amianto e cemento rinforzato con fibre, offrendo una soluzione più conveniente per l’installazione di fughe abrasive. Sono stati condotti programmi di test di laboratorio nel Regno Unito, in Germania e negli Stati Uniti per ottenere confronti relativi dell’usura di diversi materiali utilizzando superfici di tubi scorrevoli e rotanti. Vengono mostrati i risultati dei programmi di prova che utilizzano il metodo Kirchmer di Darmstadt (Germania) riportato da Meldt (Hoechst AG) per una malta di sabbia di quarzo e acqua con un contenuto solido del 46% in volume e una velocità di flusso di 0,36 m/s. Nella Figura 2.2.
Questi test sono stati eseguiti su un’ampia gamma di materiali e hanno dimostrato l’eccellente resistenza alla corrosione dei materiali dei tubi in polietilene. Allo stesso modo, Boothroyde e Jacobs (BHRA PR 1448)1 hanno condotto test a circuito chiuso utilizzando fanghi di minerale di ferro in un intervallo di concentrazione del 5-10% e hanno scoperto che il PE aveva prestazioni migliori dell’acciaio dolce e del cemento amianto in termini di resistenza alla corrosione. Per la maggior parte dei tipi, la differenza nella resistenza alla corrosione tra MDPE e HDPE non è significativa.
La progettazione dei giunti, compresa la modifica della direzione del flusso nelle linee di malta, è molto importante. Minore è la velocità del cambio di direzione, minore è l’usura. Per le curve si consiglia di utilizzare un raggio di curvatura centrale ampio. Se possibile, si dovrebbe utilizzare un raggio pari ad almeno 20 volte il diametro del tubo, più un tratto lungo e dritto senza giunzioni.
In pratica, la durata utile di una condotta in polietilene può essere aumentata utilizzando giunti staccabili per ruotare periodicamente sezioni di tubo in polietilene, in modo da distribuire uniformemente l’usura lungo la circonferenza del tubo.
Intemperie
L’alterazione della plastica avviene attraverso un processo di degradazione o ossidazione della superficie dovuto all’effetto combinato delle radiazioni ultraviolette e dell’aumento della temperatura e dell’umidità quando i tubi vengono posizionati in luoghi di stoccaggio esposti.
Tutti i sistemi di tubazioni in polietilene Vinidex contengono antiossidanti, stabilizzanti e pigmenti per proteggere dalle condizioni edilizie australiane. I tubi in polietilene nero contengono carbonio nero, che funge da pigmento e stabilizzatore UV; inoltre, non necessitano di ulteriore protezione per lo stoccaggio e l’uso all’aperto.
Altri colori come il bianco, il blu, il giallo o il viola non hanno la stessa stabilità dei sistemi di tintura nera e l’esposizione dovrebbe essere limitata a due anni per mantenere proprietà ottimali. Con questi sistemi di colorazione, gli strati di ossidazione della superficie esterna si sviluppano più rapidamente rispetto ai tubi in PE stabilizzati con carbon black. Per periodi di esposizione superiori a due anni, è opportuno adottare misure di protezione aggiuntive, ad esempio la vernice.
Nei casi in cui siano necessari tubi non neri per periodi di servizio esposti più lunghi, contattare Windex per una consulenza. Per maggiori informazioni sull’invecchiamento dei tubi in PE, vedere la Nota tecnica VX-TN-6C, Invecchiamento dei tubi in PE.
impatto
Quando il terreno circostante è gravemente contaminato, possono verificarsi perdite dai sistemi di tubazioni in polietilene provenienti da fonti esterne. L’infiltrazione è un processo complesso che dipende da fattori quali il tipo di terreno, la concentrazione di contaminanti, la temperatura, la diffusione, il diametro del tubo, lo spessore della parete e la velocità del flusso nel tubo. I composti organici apolari e a basso peso molecolare sono quelli che penetrano più rapidamente nelle pareti dei tubi in polietilene. Pertanto, quando si incontrano materiali quali idrocarburi alifatici, idrocarburi clorurati e benzeni alchilati in concentrazioni sufficientemente elevate, si dovrebbe prendere in considerazione la creazione di un canale impermeabile. Se si sospetta una contaminazione, è necessario prelevare campioni di terreno e, nel caso di linee di trasmissione dell’acqua potabile, proteggere i tubi in polietilene in cui la contaminazione è presente in concentrazioni elevate.
resistenza biologica
I tubi in polietilene possono essere danneggiati da fonti biologiche come formiche o roditori. La resistenza all’attacco è determinata dalla durezza del polietilene utilizzato, dalla geometria delle superfici in polietilene e dalle condizioni di installazione. Le applicazioni di irrigazione di piccolo diametro che utilizzano materiali LDPE possono essere soggette ad attacchi da parte di formiche o termiti a causa delle sezioni di parete relativamente sottili e della rigidità dell’LDPE. In questi casi, la fonte delle formiche deve essere trattata con tecniche insetticide convenzionali. Sia i materiali MDPE che HDPE hanno un valore di rigidità più elevato rispetto all’LDPE e, grazie alle sezioni delle pareti dei tubi più spesse utilizzate nelle applicazioni PE63, PE80 e PE100, forniscono una soluzione completa e robusta. Nei tubi di piccolo diametro, nei casi più gravi, le sezioni con pareti sottili possono essere danneggiate dalle termiti. Tuttavia, il PE non è una fonte di cibo e il danno è spesso attribuito agli attacchi delle termiti sul PE come conseguenza di altre fonti di danni meccanici. In genere, i sistemi di tubazioni in polietilene non sono influenzati dagli organismi biologici nelle applicazioni onshore e offshore e la natura paraffinica delle superfici dei tubi in polietilene ritarda lo sviluppo della vegetazione marina durante l’uso.
Conduttività elettrica
I tubi in polietilene Vinidex non sono conduttivi e non possono essere utilizzati per la messa a terra elettrica o per scopi di scarica statica.
Quando si utilizzano tubi in polietilene per sostituire le attuali condotte idriche metalliche, il progettista deve tenere conto dei sistemi esistenti utilizzati per la messa a terra o per il controllo della corrosione. In tali casi, è opportuno consultare l’autorità competente per la fornitura di energia elettrica per determinarne i requisiti.
Elettricità statica
L’elettricità statica può svilupparsi sulla superficie dei tubi in polietilene a causa dell’attrito durante la movimentazione, il flusso del gas, la pressione e la pulizia.
In atmosfere secche, polverose o esplosive, è necessario valutare la potenziale generazione di elettricità e adottare misure di sicurezza per dissipare l’elettricità statica, in modo da prevenire qualsiasi possibilità di esplosione.
classificazione antincendio
I sistemi di tubazioni in polietilene favoriscono la combustione e pertanto non sono adatti all’uso in aree di edifici soggette a incendi che non siano adeguatamente protette. I singoli indici di reazione al fuoco dei materiali in polietilene possono essere determinati mediante prove eseguite in conformità ai requisiti della norma AS1530.
Negli edifici a più piani, i sistemi in polietilene che penetrano nelle intercapedini del pavimento devono essere racchiusi in condotti di servizio resistenti al fuoco, adatti alla classe dell’edificio , oppure devono essere installati dispositivi quali cappe antincendio, in conformità alle istruzioni del produttore.