L'importanza della filtrazione dell'aria nella potenza dei motori alternativi

Nel mondo della produzione di energia con motori alternativi, la filtrazione della combustione in aspirazione e la filtrazione della ventilazione dell’aria possono svolgere un ruolo significativo per migliorare le prestazioni operative.

La filtrazione dell’aria ha un impatto significativo sulle prestazioni del motore, soprattutto per quanto riguarda la protezione del turbocompressore e del sistema di post-refrigerazione dall’ingresso di residui e dalle incrostazioni. I danni al turbocompressore e/o al post-refrigeratore sono spesso la prima indicazione che un sistema di filtrazione dell’aria o l’efficienza di filtrazione non sono adatti a una determinata applicazione.

In questo articolo valuteremo la necessità di filtrare l’aria e come la qualità dell’aria circostante e le mutevoli dinamiche del mercato dei motori giochino un ruolo nel determinare il tipo di filtrazione necessaria. La filtrazione dell’aria deve essere considerata in funzione della massa totale di contaminanti assorbiti, che è direttamente influenzata dal tipo di ambiente atmosferico e industriale, ossia dalla qualità dell’aria ambiente di una determinata installazione.

La contaminazione dell’aria può essere causata da materiale vegetale naturale o da particolato solido presente nell’aria. Può anche essere causato da fattori di inquinamento atmosferico di origine antropica. Capire i problemi di qualità dell’aria di un determinato luogo o impianto può aiutare a determinare la soluzione di filtrazione dell’aria ottimale per migliorare le prestazioni del motore. Iniziamo ad esplorare i principali problemi di qualità dell’aria che possono influire sulle prestazioni del motore.

Capire le sfide della qualità dell’aria

• Ambiente industriale – Nell’ambiente industriale e urbano, la qualità dell’aria può essere particolarmente scarsa, con un’alta concentrazione di particelle provenienti dalla produzione di energia, dal traffico veicolare, dai processi industriali, dalla costruzione di edifici e dai progetti di demolizione.

• Alta concentrazione di polvere – Negli ambienti desertici, aridi e secchi, le alte concentrazioni di particelle di polvere rappresentano la sfida più grande per la qualità dell’aria, soprattutto nelle aree soggette a tempeste di sabbia e dove le particelle possono rimanere sospese nell’aria per molte ore.

• Umidità duratura – Una prolungata umidità libera fa sì che le particelle si gonfino sulla superficie esterna dei filtri dell’aria. Ciò comporta la formazione di un ‘caking’  intorno al filtro che non può essere facilmente rimosso, nemmeno con la pulizia a impulsi inversa. Ciò comporta un aumento della caduta di pressione.

• Area rurale – Negli ambienti rurali e agricoli la contaminazione atmosferica è spesso stagionale e comprende pollini, semi e insetti. La stagione dei pollini è determinata dagli alberi e dalle piante circostanti e può determinare un volume molto elevato di particolato aerodisperso. Anche l’agricoltura crea alte concentrazioni di polvere nella stagione dell’aratura.

• Area costiera – Negli ambienti costieri, l’elevata umidità e la rimozione del sale sono le sfide più importanti per la filtrazione. Il sale è prevalente sia come particolato secco che come aerosol, e si trova in genere in alte concentrazioni a causa del vento prevalente che raccoglie gli spruzzi marini dalle onde.

• Calore estremo – Il calore estremo è un problema comune nelle sale macchine. Questo fenomeno viene controllato attraverso la ventilazione, ma l’aria deve essere filtrata e dotata di un silenziatore adeguato per contribuire alla riduzione del rumore complessivo. In alcuni climi la ventilazione non è sufficiente ed è necessaria una soluzione di raffreddamento ad aria, come ad esempio un raffrescatore evaporativo.

• Neve e ghiaccio – Nei climi sotto zero, la neve e il ghiaccio sono i maggiori rischi, in quanto spesso coprono la superficie esterna degli elementi filtranti e riducono significativamente il flusso d’aria. Ciò provoca a sua volta un’elevata caduta di pressione, con conseguente deterioramento della potenza erogata.

Le mutate condizioni di mercato

L’importanza della filtrazione dell’aria per la generazione di energia con motori alternativi sta acquisendo una maggiore consapevolezza in quanto gli operatori stanno valutando come decarbonizzare le operazioni. Anche gli OEM stanno sviluppando tecnologie leader di mercato e iniziano a implementare centrali ibride (solari o eoliche combinate con motori a gas). Oggi le centrali elettriche a motore flessibile possono utilizzare metano e metanolo al 100% sintetici e a zero emissioni. Sono anche in grado di utilizzare miscele di idrogeno/gas naturale contenenti fino al 25% di idrogeno e una soluzione a idrogeno puro è in fase di preparazione.

L’uso di gas e carburanti alternativi e la spinta alla decarbonizzazione porteranno a un aumento dell’efficienza di filtrazione richiesta. Rispetto al gasolio e all’olio combustibile pesante (HFO), il gas è una fonte di combustibile alternativa, pulita e con proprietà stabili, per cui la qualità dell’aria diventa più importante per le prestazioni del motore. Questi sviluppi avranno un impatto sui requisiti di filtrazione dell’aria.

Il risultato

La posizione specifica di un’installazione di un motore alternativo è fondamentale per determinare il problema della qualità dell’aria. I fattori che influenzano la qualità dell’aria sono molteplici, sia di origine antropica che naturale, per cui una conoscenza approfondita dell’ambiente circostante è importante per comprendere il potenziale impatto che una filtrazione dell’aria a basso costo e di bassa qualità può avere sulle prestazioni del motore.

Gli operatori si trovano di fronte alla scelta di implementare una soluzione di filtrazione a basso costo o una soluzione di filtrazione ottimale per la loro installazione. Una filtrazione dell’aria ottimizzata risponde alle esigenze specifiche di qualità dell’aria di una determinata installazione e, così facendo, protegge i motori, in particolare i turbocompressori e i post-refrigeratori. Inoltre, porterà a una riduzione dei tempi di inattività, dei costi di manutenzione e a un funzionamento più efficiente.

L’operatore deve considerare i vantaggi commerciali e ambientali di una migliore filtrazione dell’aria. Non esiste ‘un approccio unico’  alla filtrazione dell’aria dei motori, ma l’impatto di una cattiva filtrazione può essere molto costoso, inefficiente e portare a un aumento delle emissioni e dell’impatto ambientale.

Per maggiori informazioni, contattare AAF per ricevere ulteriore assistenza.