Calcolare che resistenza elettrica usare

[Ulisse89]

Buongiorno a tutti, sono nuovo del forum e se ho sbagliato sezione vi chiedo scusa ma credo che tra fisica generale e termotecnica quest'ultima sia sezione corretta.

Dovrei calcolare che resistenza utilizzare per essiccare un prodotto (sono dei granuli di plastica) in una tramoggia chiusa ed isolata. La temperatura massima dell'aria deve essere 140°C e la tramoggia ha una capacità che può variare da 30 a 200 lt.
L'aria verrà "spinta" all'interno dalla macchina alla tramoggia tramite un ventilatore interno alla macchina e collegata ad una sorta di caldaia in cui andrei a mettere la/le resistenze, avrò quindi sicuramente delle perdite. I mc/h di aria in tramoggia variano da 50 a 200 in funzione della capacità della tramoggia stessa.

Attualmente la macchina monta 2 resistenze da 1250 w l'una.
La mia idea è quella di verificare se effettivamente necessità di 2500w ( i calcoli son stati fatti trent'anni fa e chi se ne occupava non c'è più) o se fosse possibile abbassare i consumi mantenendo il medesimo risultato. Ovviamente so che il tempo fa la sua parte.

Grazie in anticipo a chi mi può aiutare. Sono calcoli che non ho mai affrontato pur avendo affrontato l'argomento a scuola ed in università.

[richiurci]

Per un calcolo accurato della potenza necessaria mancano diversi dati: dispersioni di calore verso l'esterno, quantità e capacità termica del contenuto da essiccare, tempo ammissibile per passare da temperatura ambiente a 140°C ecc.

In particolare il tempo, perché è evidente che con buon isolamento e se non c'è un vincolo di tempo basterebbe una potenza molto bassa.

Io farei una scelta molto più semplice: terrei i 2500W del calcolo di tempo fa (soprattutto se le resistenze ci sono già) e inserirei un termostato per accendere/spegnere il riscaldamento con una certa isteresi intorno ai 140°C, come in tutti i forni/camere climatiche un termostato è essenziale

[Ulisse89]

Per un calcolo accurato della potenza necessaria mancano diversi dati: dispersioni di calore verso l'esterno, quantità e capacità termica del contenuto da essiccare, tempo ammissibile per passare da temperatura ambiente a 140°C ecc.

In particolare il tempo, perché è evidente che con buon isolamento e se non c'è un vincolo di tempo basterebbe una potenza molto bassa.

Grazie mille per la risposta.
Purtroppo il materiale che verrà utilizzato può essere PVC come PET. Dipende dalla produzione del cliente. Per risolvere questo particolare utilizzerei "una via di mezzo" come dato in modo poi da giocare sul tempo. O per lo meno una situazione peggiorativa.

Io farei una scelta molto più semplice: terrei i 2500W del calcolo di tempo fa (soprattutto se le resistenze ci sono già) e inserirei un termostato per accendere/spegnere il riscaldamento con una certa isteresi intorno ai 140°C, come in tutti i forni/camere climatiche un termostato è essenziale

Attualmente la macchina funziona così, con il termostato. L'idea sarebbe quella di ammodernare una macchina pensata 25/30 anni fa per renderla performante e riducendo i consumi.

Alla luce della tua risposta e considerando che abbiamo diverse macchine che funzionano nello stesso modo, è possibile avere un'idea ( o una formula) del calcolo da eseguire?

Grazie mille

[richiurci]

Ho una memoria molto malridotta ma ripeto, le formule credo siano classiche formule ma il punto principale sono i tanti dati mancanti.

Riflettendo un attimo c'è un altro aspetto importante: un essiccatore basato solo su riscaldamento credo che per funzionare debba necessariamente espellere l'umidità verso l'esterno, con essa l'aria riscaldata, e questo provoca sprechi considerevoli.

Forse un ammodernamento votato al risparmio energetico dovrebbe prevedere un passaggio a pompa di calore per poter estrarre l'umidità senza espulsione in ambiente, qualcosa che assomigli alle attuali asciugatrici per il bucato o ai deumidificatori elettrici.

Ma non è il mio settore vediamo se risponde qualcuno più ferrato

[MarcoD]

Attualmente la macchina monta 2 resistenze da 1250 w l'una.
La mia idea è quella di verificare se effettivamente necessità di 2500w ( i calcoli son stati fatti trent'anni fa e chi se ne occupava non c'è più) o se fosse possibile abbassare i consumi mantenendo il medesimo risultato. Ovviamente so che il tempo fa la sua parte.

Non penso che 30 anni fa, a parità di dati in ingresso, svolgessero calcoli meno precisi di oggi.
Nei calcoli si deve tenere conto del calore latente di evaporazione della umidità del prodotto, me quale è e in quale percentuale?
Forse si può migliorare il controllo di processo inserendo più sensori di misure di temperatura / umidità e agendo parzializzando la tensione sui resistori meglio che con un controllo on/off (tutto o niente).
Come si fa a capire che l'essicazione è terminata?
L'alimentazione della tramoggia è continua o a lotti (batch) ?

Esistono problemi di alimentazione elettrica, ossia di ridurre il il consumo massimo presente?
Può darsi che il sistema a riscaldamento elettrico attuale non sia migliorabile perché già prossimo all'ottimo.

[Ulisse89]

Attualmente la macchina monta 2 resistenze da 1250 w l'una.
La mia idea è quella di verificare se effettivamente necessità di 2500w ( i calcoli son stati fatti trent'anni fa e chi se ne occupava non c'è più) o se fosse possibile abbassare i consumi mantenendo il medesimo risultato. Ovviamente so che il tempo fa la sua parte.

Non penso che 30 anni fa, a parità di dati in ingresso, svolgessero calcoli meno precisi di oggi.
Nei calcoli si deve tenere conto del calore latente di evaporazione della umidità del prodotto, me quale è e in quale percentuale?
Forse si può migliorare il controllo di processo inserendo più sensori di misure di temperatura / umidità e agendo parzializzando la tensione sui resistori meglio che con un controllo on/off (tutto o niente).
Come si fa a capire che l'essicazione è terminata?
L'alimentazione della tramoggia è continua o a lotti (batch) ?

Esistono problemi di alimentazione elettrica, ossia di ridurre il il consumo massimo presente?
Può darsi che il sistema a riscaldamento elettrico attuale non sia migliorabile perché già prossimo all'ottimo.

Il discorso dei 30 anni, non son stato chiaro perdonate, era riferito ad un miglioramento sia della macchina ma anche della componentistica che purtroppo non abbiamo mai cambiato mantenendo sempre materiale ormai obsoleto. Le formule ed i calcoli son quelli, e lì non ci sì scappa.

Sulla tramoggia sono presenti due spezzoni di tubo uno per l'ingresso e l'altro per l'uscita dell'aria dove sono montate delle sonde.
La tramoggia è caricata da un'altra macchia posizionata sopra ( ed ovviamente mi porterà ad avere delle perdite di calore.

Il discorso della riduzione del consumo elettrico è per cercare di far risparmiare al cliente finale energia avendo lo stesso risultato.

[stefanopc]

Normalmente al posto di un controllo On/Off si preferisce un controllo PID della temperatura del gruppo riscaldatore.
Il PID controlla a sua volta le resistenze ad esempio tramite Triac, SSR ecc.
Esistono termostati industriali già pensati per questo scopo.
Il risultato del controllo è più accurato ma la potenza necessaria probabilmente rimarrà analoga.

Per ridurre la potenza bisognerebbe coibentare e/o recuperare il calore dal flusso di uscita per preriscaldare il flusso in ingresso ad esempio con uno scambiatore appositamente progettato.
In ambito industriale il recupero tramite scambiatori é storicamente utilizzato in molti ambiti ad esempio negli altiforni dal 1850 circa ecc.
Una azienda del settore (la prima che ho trovato) .
https://zuccatoenergia.it/it/applicazio ... dustriali/
Ciao

[GioArca67]

Penso che stefanopc abbia dato l'indicazione più accurata.
Se attualmente vi è un termostato che regola ON-OFF la potenza media è inferiore rispetto alla massima.
Ma per diminuire l'energia necessaria nel processo occorre modificare proprio il modo di generazione, ridurre le dispersioni e recuperare il calore eliminato.

[lelerelele]

credo che avendo molte variabili, e vari modi di usare la macchina, come dicevi tramoggia piena vuota, piccola grande, ritengo chela soluzione migliore sia controllare elttronicamente la potenza, in modo da ottenere una riduzione di potenza matenendo la possibilità di avere il funzionamento in qualunque condizione.

Vorrei fare il punto però, se ho da scaldare un tot di materiale ed un tot di aria, avrò sempre bisogno della stessa energia, sia che usi poca potenza e molto tempo, sia che uni piu potenza, con meno tempo, anzi, usando un tempo maggiore, andrò ad avere anche dispersione maggiore di calore, attraverso le perdite, quindi alla fine andrò anche ad usare maggiore energia. (questo il mio parere), unica soluzione come ti hanno gia detto, efficientare il tutto dal punto di vista termico, o magari valutare se possibile una riduzione di flusso, oppure un ricircolo dello stesso, caldo, magari con un deumidificatore se necessario.

saluti.

[Ulisse89]

Grazie a tutti per i vostri consigli per cercare di migliorare la macchina.
La soluzione del recuperare l'aria in uscita in modo da non dover partire sempre da zero a scaldarla credo che sia l'opzione migliore. Purtroppo questa macchina non è molto grande e non ci sarebbe spazio per uno scambiatore.

Grazie ancora