Solids Parma

Il ΔP viene spesso trattato come una semplice soglia operativa.
Ma nei sistemi di filtrazione industriale è molto di più.

Dietro una variazione di perdita di carico possono nascondersi instabilità di processo, variazioni del materiale, aumento dei consumi energetici e inefficienze sistemiche.

Nel nuovo carosello della serie “Errori di progettazione” analizziamo uno degli errori più sottovalutati nella gestione dei sistemi per solidi sfusi ↓

Generazione termoelettrica ottimizzata: un salto di efficienza per il recupero energetico industriale
La conversione del calore residuo in energia elettrica rappresenta una delle direttrici più promettenti per aumentare l’efficienza energetica nei processi industriali ad alta intensità termica. In numerosi settori — dalla siderurgia alla chimica, dalla produzione di semiconduttori ai processi di combustione industriale — una quota significativa dell’energia introdotta nel sistema viene dissipata sotto forma di calore non recuperato.
In questo contesto, i generatori termoeletttrici (TEG, Thermoelectric Generators) costituiscono una tecnologia di particolare interesse, poiché consentono la conversione diretta di un gradiente termico in energia elettrica senza parti mobili, senza fluidi di lavoro e senza processi di combustione. Il principio fisico alla base è l’effetto Seebeck: una differenza di temperatura applicata a un materiale semiconduttore genera una differenza di potenziale elettrico sfruttabile per la produzione di energia.

Oltre i materiali: il ruolo determinante della geometria
Per decenni, la ricerca nel campo della generazione termoeletttrica si è concentrata principalmente sul miglioramento delle proprietà intrinseche dei materiali, con particolare attenzione al parametro di merito termoeletttrico (figure of merit, ZT).
Tuttavia, l’efficienza complessiva di un generatore non dipende esclusivamente dal materiale. In condizioni operative reali, entrano in gioco numerosi fattori di sistema:
• distribuzione del flusso termico;
• resistenze di contatto;
• geometria del percorso della corrente;
• condizioni di raffreddamento;
• carichi elettrici applicati.
La prestazione finale è quindi il risultato dell’interazione tra proprietà del materiale e architettura del dispositivo. Un materiale eccellente, inserito in una geometria non ottimizzata, può esprimere solo una frazione del proprio potenziale.

L’approccio di POSTECH: ottimizzazione topologica e progettazione computazionale
Un gruppo di ricerca della Pohang University of Science and Technology, in collaborazione con la Ulsan National Institute of Science and Technology, ha sviluppato un framework di progettazione basato su ottimizzazione topologica per identificare automaticamente la configurazione tridimensionale più efficiente di un generatore termoeletttrico.
L’ottimizzazione topologica è una metodologia computazionale che non parte da forme geometriche predefinite. Al contrario, distribuisce il materiale all’interno di uno spazio progettuale in modo da massimizzare una funzione obiettivo, in questo caso l’efficienza di conversione elettrica.
Questo approccio consente di esplorare migliaia di variabili simultaneamente e di generare strutture non intuitive, difficilmente concepibili mediante progettazione tradizionale basata su esperienza e prove iterative.

Geometrie non convenzionali e incremento prestazionale
Le configurazioni ottenute dal modello computazionale presentano forme fortemente asimmetriche e tridimensionali, progettate per:
• massimizzare il gradiente termico utile;
• ridurre le perdite per conduzione laterale;
• minimizzare la resistenza elettrica interna;
• compensare le perdite ai contatti.
I prototipi sono stati realizzati mediante stampa 3D e successivamente validati sperimentalmente.
Il miglior design ha raggiunto un’efficienza di generazione elettrica fino a 8,2 volte superiore rispetto ai generatori convenzionali a geometria rettangolare.
Questo risultato evidenzia un principio fondamentale: nei sistemi termoeletttrici, la geometria del dispositivo può influenzare le prestazioni in misura comparabile, e in alcuni casi superiore, al miglioramento delle proprietà del materiale stesso.

Implicazioni per il recupero energetico industriale
L’impatto potenziale di questa innovazione è particolarmente rilevante nei contesti industriali caratterizzati da elevate perdite termiche, tra cui:
• acciaierie e metallurgia;
• industria chimica e petrolchimica;
• produzione di semiconduttori;
• forni industriali;
• sistemi di combustione e trattamento termico.
L’integrazione di moduli termoeletttrici su superfici calde, condotti di scarico o circuiti di raffreddamento può consentire la produzione locale di energia elettrica, riducendo il fabbisogno energetico esterno e migliorando il bilancio energetico complessivo dell’impianto.
Dal punto di vista ingegneristico, il vantaggio principale consiste nell’assenza di organi in movimento, che comporta:
• manutenzione minima;
• elevata affidabilità;
• lunga vita utile;
• integrazione relativamente semplice.

Coerenza con le strategie di sostenibilità industriale
Il recupero del calore residuo è uno degli strumenti più efficaci per ridurre l’intensità energetica e le emissioni indirette di CO₂ nei processi produttivi.
Aziende industriali globali come Messer Group hanno evidenziato nei propri programmi di sostenibilità l’importanza di interventi finalizzati all’aumento dell’efficienza energetica e alla riduzione delle emissioni di gas serra.
In questo scenario, la generazione termoeletttrica ottimizzata si configura come una tecnologia coerente con gli obiettivi ESG e con le strategie di decarbonizzazione industriale.

Intelligenza artificiale, simulazione e manifattura additiva
L’aspetto più significativo di questo sviluppo non risiede esclusivamente nel risultato prestazionale, ma nel metodo adottato.
La combinazione di:
• ottimizzazione computazionale;
• algoritmi di progettazione avanzata;
• intelligenza artificiale;
• additive manufacturing;
consente di progettare dispositivi direttamente a partire dalle condizioni operative reali, superando il paradigma tradizionale del design standardizzato.
Il progetto del componente non deriva più da forme convenzionali, ma emerge come soluzione matematica al problema fisico.

Prospettive future
La diffusione industriale su larga scala dipenderà da alcuni fattori chiave:
• riduzione dei costi dei materiali termoeletttrici;
• scalabilità produttiva;
• integrazione meccanica e termica negli impianti esistenti;
• valutazione del ritorno economico.
Tuttavia, il rapido sviluppo della produzione additiva e delle metodologie di progettazione assistita rende sempre più plausibile l’adozione di architetture termoeletttriche personalizzate per specifiche applicazioni industriali.

Conclusioni
L’ottimizzazione topologica dei generatori termoeletttrici rappresenta un avanzamento significativo nel recupero del calore residuo.
Il contributo principale di questa ricerca è dimostrare che l’efficienza energetica non dipende solo dai materiali, ma dalla capacità di progettare architetture coerenti con i campi termici ed elettrici reali.
Per l’industria di processo, questo approccio introduce una prospettiva nuova: trasformare il calore disperso in energia utile attraverso dispositivi progettati computazionalmente sulle condizioni operative specifiche dell’impianto.
In un contesto in cui efficienza energetica, riduzione delle emissioni e competitività industriale sono sempre più interconnessi, la generazione termoeletttrica ottimizzata rappresenta una tecnologia da monitorare con grande attenzione.

Fonti
• Nature Communications – Topology optimization of thermoelectric generator for maximum power efficiency
• POSTECH – Computer-Designed Thermoelectric Generator Achieves More Than Eightfold Improvement in Efficiency
• Messer Group Sustainability Progress

Le priorità negli impianti industriali stanno cambiando più velocemente di quanto sembri.

Nel settore delle polveri e dei granuli, il valore non si misura più soltanto in capacità produttiva, ma nella capacità di mantenere processi stabili, efficienti e prevedibili nel tempo.

Nel carosello analizziamo il passaggio che sta trasformando il modo in cui vengono valutate le tecnologie industriali ↓

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𝐃𝐞𝐧𝐭𝐫𝐨 𝐥𝐞 𝐚𝐳𝐢𝐞𝐧𝐝𝐞 𝐝𝐢 𝐒𝐎𝐋𝐈𝐃𝐒
Questa settimana abbiamo fatto visita a Sacchi, realtà che fa parte dell’ecosistema SOLIDS fin dalle prime edizioni e che proprio quest’anno celebra i 100 anni dalla fondazione. Un’occasione preziosa per confrontarci sul mercato, sulle esigenze del settore e sul valore che oggi continuano ad avere le fiere verticali.

Dal dialogo è emerso un aspetto molto interessante: per loro SOLIDS rappresenta un appuntamento di riferimento non solo in Italia, ma anche nelle sue edizioni internazionali di SOLIDS & RECYCLING-TECHNIK Dortmund, Solids Rotterdam e Solids Antwerp. Un ecosistema fieristico riconosciuto come punto di incontro concreto per il mondo delle polveri, dei granuli e dei materiali sfusi.

Anche quest’anno il feedback sulla qualità del pubblico è stato molto positivo: interlocutori realmente interessati alle soluzioni proposte e diversi nuovi contatti raccolti durante la manifestazione.

Ma, come spesso accade nell’industria di processo, il vero valore si misura nel tempo: molti incontri hanno bisogno di maturare, trasformandosi in progetti concreti e collaborazioni da sviluppare nei mesi (se non, addirittura, anni) successivi.

Ed è proprio questo uno degli aspetti più interessanti del nostro settore: le fiere non sono solo occasioni di networking immediato, ma momenti in cui iniziano relazioni tecniche e commerciali destinate a evolvere nel tempo.

Per noi, continuare a confrontarci con aziende come F.lli Sacchi significa raccogliere punti di vista preziosi e continuare a costruire SOLIDS insieme a chi vive ogni giorno questo mercato.

𝐄𝐫𝐫𝐨𝐫𝐞 𝐝𝐢 𝐩𝐫𝐨𝐠𝐞𝐭𝐭𝐚𝐳𝐢𝐨𝐧𝐞 #𝟐 – 𝐂𝐨𝐧𝐬𝐢𝐝𝐞𝐫𝐚𝐫𝐞 𝐥𝐚 𝐩𝐫𝐨𝐭𝐞𝐳𝐢𝐨𝐧𝐞 𝐀𝐓𝐄𝐗 𝐜𝐨𝐦𝐞 𝐞𝐥𝐞𝐦𝐞𝐧𝐭𝐨 𝐥𝐨𝐜𝐚𝐥𝐞
Nel precedente approfondimento abbiamo visto come la variabilità del materiale renda insufficiente un approccio basato su valori medi.

Un secondo errore, altrettanto critico, riguarda la gestione del rischio esplosione negli impianti che trattano polveri combustibili.

In molti casi, l’attenzione progettuale si concentra sui singoli componenti come filtri, cicloni, silos, che risultano correttamente equipaggiati con dispositivi di protezione come pannelli di sfogo o sistemi di soppressione.


Tuttavia, il rischio esplosivo 𝐧𝐨𝐧 𝐞̀ 𝐜𝐨𝐧𝐟𝐢𝐧𝐚𝐭𝐨 𝐚𝐥 𝐬𝐢𝐧𝐠𝐨𝐥𝐨 𝐞𝐥𝐞𝐦𝐞𝐧𝐭𝐨, ma si sviluppa a livello di sistema.

Le connessioni tra apparecchiature (linee di trasporto pneumatico, condotti, sistemi di aspirazione) creano percorsi preferenziali per la propagazione dell’esplosione. Un evento inizialmente localizzato può quindi estendersi rapidamente ad altre sezioni dell’impianto in assenza di adeguati sistemi di isolamento.

📊 Analisi in ambito sicurezza industriale indicano che 𝐮𝐧𝐚 𝐪𝐮𝐨𝐭𝐚 𝐬𝐢𝐠𝐧𝐢𝐟𝐢𝐜𝐚𝐭𝐢𝐯𝐚 𝐝𝐢 𝐢𝐧𝐜𝐢𝐝𝐞𝐧𝐭𝐢 𝐞̀ 𝐥𝐞𝐠𝐚𝐭𝐚 𝐚𝐥𝐥𝐚 𝐩𝐫𝐨𝐩𝐚𝐠𝐚𝐳𝐢𝐨𝐧𝐞 𝐝𝐞𝐥𝐥’𝐞𝐬𝐩𝐥𝐨𝐬𝐢𝐨𝐧𝐞 𝐭𝐫𝐚 𝐚𝐩𝐩𝐚𝐫𝐞𝐜𝐜𝐡𝐢𝐚𝐭𝐮𝐫𝐞 𝐢𝐧𝐭𝐞𝐫𝐜𝐨𝐧𝐧𝐞𝐬𝐬𝐞, più che all’evento iniziale.

Le criticità più frequenti includono:
• assenza di dispositivi di isolamento certificati
• dimensionamento non basato sui parametri reali del materiale (Kst, Pmax)
• configurazioni impiantistiche che favoriscono la trasmissione dell’onda di pressione

Il risultato è una protezione formalmente presente, ma funzionalmente incompleta.

Un sistema è realmente sicuro solo quando viene progettato considerando la propagazione come fenomeno primario e non come evento secondario.

Nel trattamento di polveri combustibili, la sicurezza non è un attributo del componente.
È una proprietà dell’intero sistema.

→ Nel prossimo approfondimento analizzeremo un errore più sottile ma estremamente diffuso: l’interpretazione della perdita di carico come semplice soglia operativa.

𝐃𝐞𝐧𝐭𝐫𝐨 𝐥𝐞 𝐚𝐳𝐢𝐞𝐧𝐝𝐞 𝐝𝐢 𝐒𝐎𝐋𝐈𝐃𝐒
Nuova tappa del nostro percorso tra le aziende che ogni anno contribuiscono a costruire l’ecosistema di SOLIDS.
Questa settimana siamo stati in visita da WAMGROUP, realtà internazionale che da anni rappresenta un punto di riferimento nel mondo della movimentazione, del dosaggio e della gestione dei materiali sfusi.
Con aziende così trasversali il confronto è sempre particolarmente interessante: il loro mercato parla a settori molto diversi e proprio questa varietà trova in SOLIDS un terreno naturale d’incontro.
Anche il riscontro sulla manifestazione è stato molto positivo. Per WAM, SOLIDS continua a essere un contesto dove incontrare interlocutori realmente in linea con il proprio target e costruire relazioni di valore.
Durante il confronto abbiamo parlato anche di evoluzione del mercato e di uno dei temi che oggi sta acquisendo sempre più peso: il riciclo, un ambito destinato ad avere un ruolo sempre più centrale nei processi industriali.
Ma abbiamo discusso anche di un’altra sfida importante: continuare a trovare nuovi modi per intercettare professionisti sempre più qualificati, coinvolti e interessati, costruendo un pubblico non solo ampio, ma sempre più mirato.
Infatti, SOLIDS non si costruisce soltanto nei giorni di fiera, ma anche attraverso l’ascolto, il confronto e il dialogo continuo con chi il settore lo vive ogni giorno.

𝐃𝐞𝐧𝐭𝐫𝐨 𝐥𝐞 𝐚𝐳𝐢𝐞𝐧𝐝𝐞 𝐝𝐢 𝐒𝐎𝐋𝐈𝐃𝐒
Questa settimana siamo stati in visita da RGS Vacuum Systems per un momento di confronto diretto, che per noi vale tantissimo.
RGS sviluppa soluzioni per l’aspirazione industriale e il trasporto pneumatico, tecnologie che trovano applicazione in settori molto diversi tra loro. Ed è proprio questa trasversalità che rende SOLIDS la piattaforma giusta dove incontrare i player di riferimento per ogni settore.
Tra gli aspetti più apprezzati della nostra fiera è emerso un tema che sentiamo spesso: la possibilità di incontrare, in un unico luogo, interlocutori provenienti da mondi differenti. Costruttori di impianti, aziende end user e professionisti con esigenze diverse, ma accomunati da problematiche reali di processo.
Durante l’incontro abbiamo parlato anche di come il mercato stia evolvendo: dalla crescente attenzione verso la gestione dei residui e degli scarti di produzione, fino a temi sempre più centrali e richiesti come sicurezza e certificazioni.
Ed è proprio questo il motivo per cui continuiamo a organizzare incontri come questi: ascoltare chi vive il mercato ogni giorno, raccogliere prospettive diverse e trasformarle in spunti concreti per costruire, insieme, le prossime edizioni.

𝐔𝐬𝐮𝐫𝐚 𝐧𝐞𝐢 𝐬𝐢𝐬𝐭𝐞𝐦𝐢 𝐝𝐢 𝐭𝐫𝐚𝐬𝐩𝐨𝐫𝐭𝐨 𝐩𝐧𝐞𝐮𝐦𝐚𝐭𝐢𝐜𝐨: 𝐝𝐨𝐯𝐞 𝐧𝐚𝐬𝐜𝐞 𝐝𝐚𝐯𝐯𝐞𝐫𝐨
Nei sistemi di trasporto pneumatico, l’usura rappresenta una delle principali cause di inefficienza e aumento dei costi operativi.

Il fenomeno è strettamente legato alla dinamica delle particelle in movimento e alle condizioni fluidodinamiche del sistema.

Le variabili più rilevanti includono:

- velocità del flusso
- massa e durezza delle particelle
- geometria della linea
- numero e raggio delle curve

Le curve rappresentano i punti più critici, dove l’energia cinetica delle particelle si traduce in impatti ripetuti sulle superfici.

📊 Analisi di settore indicano che 𝐨𝐥𝐭𝐫𝐞 𝐢𝐥 𝟕𝟎% 𝐝𝐞𝐥𝐥’𝐮𝐬𝐮𝐫𝐚 𝐬𝐢 𝐜𝐨𝐧𝐜𝐞𝐧𝐭𝐫𝐚 𝐧𝐞𝐢 𝐜𝐚𝐦𝐛𝐢 𝐝𝐢 𝐝𝐢𝐫𝐞𝐳𝐢𝐨𝐧𝐞.


Le strategie di mitigazione includono la riduzione della velocità (transizione verso fase densa), l’utilizzo di rivestimenti anti-abrasione e l’ottimizzazione delle geometrie.

Fonti: Mills (Pneumatic Conveying Design Guide), Powder Technology

Nel trattamento dei solidi sfusi, l’usura non è un problema isolato.
È una conseguenza diretta delle scelte progettuali.

𝐃𝐨𝐯𝐞 𝐬𝐢 𝐚𝐩𝐩𝐥𝐢𝐜𝐚𝐧𝐨 𝐫𝐞𝐚𝐥𝐦𝐞𝐧𝐭𝐞 𝐥𝐞 𝐭𝐞𝐜𝐧𝐨𝐥𝐨𝐠𝐢𝐞 𝐩𝐞𝐫 𝐬𝐨𝐥𝐢𝐝𝐢 𝐬𝐟𝐮𝐬𝐢?
Le tecnologie per la gestione di polveri, granuli e solidi sfusi non appartengono a un singolo settore.
Appartengono a una classe di problemi.
Flusso, dosaggio, trasporto, sicurezza, separazione sono criticità trasversali che emergono in contesti produttivi differenti ma con dinamiche fisiche simili.

A SOLIDS Parma, questa trasversalità si traduce in un ecosistema industriale che include:
– alimentare
– pet food
– chimico e farmaceutico
– riciclo e trattamento materiali
– plastica e gomma
– lavorazione metalli
– costruzione macchinari
– minerario
– carta e vetro
– automazione industriale

Dal punto di vista tecnico, questo significa:
→ confronto tra applicazioni
→ trasferimento di soluzioni tra settori
→ contaminazione tecnologica

Per un espositore, non è solo visibilità.
È accesso a problemi diversi che condividono la stessa base fisica.

Nel trattamento dei solidi sfusi, le soluzioni non sono verticali.
Sono adattive.


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🚀 𝐏𝐚𝐫𝐭𝐞 𝐮𝐧𝐚 𝐧𝐮𝐨𝐯𝐚 𝐬𝐞𝐫𝐢𝐞 𝐢𝐧 𝐜𝐮𝐢 𝐞𝐧𝐭𝐫𝐞𝐫𝐞𝐦𝐨 𝐧𝐞𝐥 𝐜𝐮𝐨𝐫𝐞 𝐝𝐞𝐥𝐥𝐞 𝐜𝐫𝐢𝐭𝐢𝐜𝐢𝐭𝐚̀ 𝐧𝐞𝐠𝐥𝐢 𝐢𝐦𝐩𝐢𝐚𝐧𝐭𝐢 𝐛𝐮𝐥𝐤 𝐬𝐨𝐥𝐢𝐝𝐬.
Partiamo dal primo episodio: 𝐩𝐫𝐨𝐠𝐞𝐭𝐭𝐚𝐫𝐞 𝐬𝐮𝐢 𝐯𝐚𝐥𝐨𝐫𝐢 𝐦𝐞𝐝𝐢.

Progettare sui valori medi sembra corretto, ma è spesso l’origine delle prime instabilità di processo.

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