In cosa consiste lo studio di fattibilità di una miscela di gas?

Le domande chiave da porsi per la fattibilità di una miscela

Come reagiscono i componenti quando vengono introdotti nella bombola?

La miscela non è realizzabile a causa di un'incompatibilità chimica.

• Le molecole non sono compatibili tra loro (ad esempio in caso di gas corrosivo con l'umidità).
• I componenti possono reagire con la superficie interna della bombola o della valvola senza apportare nessuna energia di attivazione; in questo caso sono necessari interventi e trattamenti specifici: asciugatura, spurgo, passivazione, cambio di materiale (alluminio anziché acciaio), etc.

Esiste il rischio di reazione violenta durante il riempimento della bombola?

È necessario prestare attenzione alle miscele con molecole infiammabili e molecole ossidanti aventi concentrazioni finali pericolose. Il tempo di stabilizzazione della miscela è importante ed è necessaria una formazione specifica per i tecnici di produzione.

Esistono rischi quando i componenti sono tossici?

È necessario l’impiego di attrezzature e tecnologie specifiche per lavorare in sicurezza; inoltre, la miscela deve rispettare i criteri di composizione e qualità definiti per il cliente finale.

La pressione finale è un criterio di non fattibilità?

Sì, se esiste un alto rischio di liquefazione di un componente, di cambiamento di fase, è necessario limitare la pressione.

Vi sono altre esigenze da rispettare?

Le aspettative in termini di tolleranza, incertezza e certificazione delle miscele influiscono sui metodi scelti per:

• L'introduzione di ciascun componente (utilizzo di bombole intermedie, metodi dinamici o in modalità sequenziale, ecc.).
• Il tipo di calibrazione: mediante gravimetria o analisi.
• Il volume della bombola è un parametro critico: la quantità di gas disponibile è direttamente proporzionale al volume. Se la taglia della bombola è piccola, i volumi di gas sono limitati, influendo quindi sull'incertezza della calibrazione.
• Per calibrare l'analizzatore devono essere disponibili gas di riferimento contenenti le molecole di interesse nella matrice corretta.

Il tipo di bombola scelto è importante?

Scegliere i materiali e il tipo di bombola adeguato per ogni tipo di miscela è essenziale.    
La scelta della combinazione bombola/valvola è dettata dalle esigenze del cliente (volume di gas desiderato) e dalla normativa (la valvola della bombola è quella standardizzata secondo la normativa vigente del Paese fornitore).
La scelta di ogni abbinamento bombola/valvola è dettata da:

1. Esigenze del cliente: volume/tipo di valvola/utilizzo.
2. Compatibilità con i vari componenti

Inoltre, per essere certi di ottenere una miscela stabile rispetto al materiale di cui è fatta la bombola, occorre tenere conto di alcuni aspetti:

• Scelta della bombola (alluminio o acciaio);
• Scelta della qualità dell’alluminio;

Ad esempio, per ragioni di sicurezza alcune bombole in acciaio non sono indicate per le miscele contenenti Idrogeno o gas corrosivi.
La composizione della miscela determina la scelta del materiale e del tipo di valvola:

• In ottone per le miscele inerti;
• In acciaio inossidabile per le miscele corrosive.

D’altra parte, la scelta di valvole specifiche per le miscele ossi-combustibili limita l’alto rischio di infiammabilità. 
Da ultimo, il volume della bombola e la natura del gas scelto influiscono sull’incertezza prevista. Le masse sono diverse e a seconda della precisione della bilancia utilizzata e di conseguenza l'incertezza può essere maggiore o minore.

Come preparare la bombola prima del riempimento?

Vi sono diversi motivi per cui si opera una preparazione della bombola:

• La superficie della bombola non è liscia ed è possibile che alcune impurezze vengano trattenute nelle rugosità. 
• Vi è la presenza di elementi metallici sulla superficie della lega.
• Le bombole in acciaio possono essere sottoposte a  un trattamento superficiale meccanico con microsfere (per eliminare le tracce di ruggine).
• Le bombole in alluminio possono subire un trattamento chimico per inibire i siti attivi ed evitare fenomeni di adsorbimento.
• I difetti possono causare l'accumulo di impurezze come Ossigeno (O₂) et l’eau (H₂O).

È disponibile un metodo di riempimento ideale?

A seconda dell'esperienza di tecnici ed ingegneri, è possibile mettere in campo diversi metodi e sistemi di realizzazione di una miscela:

• Tramite pressione parziale dei gas della miscela: la determinazione della frazione molare si basa sulla pressione parziale di ciascun componente (processo step by step).
• Tramite gravimetria: la determinazione della frazione molare si basa sulla massa di ciascun componente.
• Tramite miscelatore dinamico: la miscela viene generata dinamicamente per poi essere compressa all'interno della bombola

Influenza della qualità delle materie prime utilizzate

La fornitura della qualità di ciascun gas introdotto nella bombola influisce sulle frazioni molari finali e sulle loro incertezze, nonché sulla stabilità della miscela di gas. Più puro è il materiale, minore è l'incertezza sulla frazione molare di ciascun componente.
Ad esempio, consideriamo una miscela con materiali di riferimento contenenti O₂/CO/CO₂ in N₂, quattro gas ognuno con le relative impurezze. In questo caso, le frazioni molari finali vengono calcolate tenendo conto delle impurezze di ciascuno dei gas miscelati.

Lo studio di fattibilità può risultare negativo per ragioni economiche, poiché il costo della miscela potrebbe essere troppo elevato per il cliente finale.
In questo caso, è possibile chiedere una soluzione alternativa tramite una consulenza presso la nostra rete di centri di riempimento.

Ecco alcuni punti da considerare in merito allo studio di fattibilità di una miscela di gas

Le miscele di gas soddisfano diverse nuove applicazioni analitiche in svariati ambiti, tra cui:

• La qualità dell'aria interna negli edifici e le reti della qualità dell'aria esterna.
• La transizione energetica nel settore della mobilità, con il passaggio dai motori termici ai motori elettrici ibridi per verificare e analizzare la riduzione delle emissioni.
• Il controllo delle fonti delle emissioni industriali.

Tutte queste analisi impiegano nuove miscele per soddisfare norme sempre più esigenti, collegate direttamente alle direttive sulla riduzione dei gas a effetto serra del pianeta.
È quindi importante poter soddisfare le nuove esigenze attraverso la fattibilità della miscela di gas adatta alle analisi più precise.

Come indicato, la preparazione della superficie interna della bombola rappresenta una fase fondamentale per migliorare la stabilità.

Per questa ragione i servizi Air Liquide hanno sviluppato trattamenti specifici per effettuare una pulizia minuziosa della superficie e neutralizzare l'attività dei siti reattivi, con lo scopo di ridurre i rischi di degradazione della miscela.

Lo sviluppo di tutte le nuove miscele richieste dai nostri clienti è verificato in fase di progettazione da parte dei tecnici in termini di sicurezza, compatibilità chimica e stabilità, prima di iniziare a realizzare la formulazione.

Se necessario e possibile, i nostri team di esperti e di vendita possono proporre una soluzione alternativa ed economica per ogni tipo di miscela e gas speciale.