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Gli sviluppi della normativa nel settore della depurazione di aria e gas

Il funzionamento di molti componenti e materiali per la depurazione dei gas non è a oggi descrivibile con leggi fisiche di validità generale, cioè non puramente empiriche o semiempiriche, che poggino su proprietà misurabili con ragionevole facilità.

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La Termotecnica Aprile 2010

Pubblicato
da Alessio Rampini




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Estratto del testo
Il funzionamento di molti componenti e materiali per la de-
purazione dei gas non è a oggi descrivibile con leggi fisi-
che di validità generale, cioè non puramente empiriche o
semiempiriche, che poggino su proprietà misurabili con ra-
gionevole facilità. Per illustrare questo concetto ricorriamo
a un esempio: la superficie di uno scambiatore di calore e
la portata e la temperatura del fluido che lo attraversano so-
no molto più facilmente misurabili della distribuzione e del-
la posizione delle fibre all''interno di un qualunque materiale
fibroso, per non parlare della distribuzione delle dimensio-
ni, velocità e concentrazione delle particelle che il mezzo fil-
trante deve catturare.
Nel caso di uno scambiatore di calore si può, quindi, fare
un calcolo di massima per prevedere il flusso termico scam-
biato in determinate condizioni di funzionamento. Non co-
sì, invece, per l''efficienza o l''incremento di caduta di pres-
sione al variare dell''intasamento di un comune elemento fil-
trante: in questo caso la misura diretta delle prestazioni è
l''unico modo per conoscere, almeno in parte, le prestazio-
ni in modo affidabile. Vedremo più avanti che anche gli at-
tuali metodi di misura delle prestazioni in laboratorio e in
opera presentano limiti molto seri, portando a una prima e
parziale conclusione: le effettive prestazioni in servizio di
molti dispositivi per la pulizia dell''aria sono, di fatto, a
tutt''oggi incognite. Tale situazione sembrerebbe giustifica-
re il contrario di quanto finora avvenuto.
Parrebbe cioè favorire il proliferare di metodi di prova nor-
malizzati di cui il mercato e gli utenti hanno necessità per
conoscere l''effettivo funzionamento dei componenti usati per
la depurazione degli aeriformi. Una delle ragioni per cui, fi-
nora, ciò non è avvenuto è di tipo commerciale più che tec-
nico. Infatti, i produttori, in particolare quelli più lungimi-
ranti, hanno usato la necessità di misurare le prestazioni co-
me strumento di marketing per promuovere i propri prodot-
ti presso la clientela: si tende a vendere insieme al prodotto
anche la misura delle sue prestazioni, magari offrendo cor-
si di formazione al personale del cliente in merito ai princi-
pi di funzionamento dei dispositivi e ai metodi con cui ca-
ratterizzarlo. Guardando la questione da un angolo diver-
so, si potrebbe affermare che, nella situazione sopra de-
scritta, il consumatore riesca ad ottenere i dati sulle presta- zioni del componente solo comprandolo da un''azienda con
i mezzi a disposizione per caratterizzarlo, cioè un proprio
laboratorio e, nei casi di produttori tecnologicamente avan-
zati, dati sul funzionamento in sito. Quando però manca la
possibilità di fare una verifica per via teorica delle presta-
zioni, e non esiste un metodo di prova ripetibile e riprodu-
cibile per controllare i dati forniti dal produttore, ne conse-
gue che qualunque dato (o quasi) possa essere usato per
vendere i propri prodotti, magari facendo leva sulla com-
ponente a cui molti acquirenti guardano con estremo inte-
resse: il prezzo. Riassumendo l''analisi, si può affermare che,
in mancanza di necessità precise e ineludibili da parte del
cliente finale, il vuoto normativo ha consentito per molto tem-
po di vendere prodotti a basso prezzo, senza preoccuparsi
troppo delle effettive prestazioni e confidando nell''immagine tecnica qualità dell''aria 73 LA TERMOTECNICA aprile 2010 P. Tronville Il settore della depurazione di aria e gas comprende una va- stissima gamma di materiali, elementi, apparecchi e sistemi per la rimozione di contaminanti solidi, liquidi e aeriformi, tra cui quelli biologicamente attivi. Le portate di gas trattate va- riano di molti ordini di grandezza: da frazioni di centimetro cubo al secondo a decine di metri cubi al secondo. L''industria legata a queste produzioni vanta un fatturato complessivo a li- vello mondiale dell''ordine di parecchie decine di miliardi di euro all''anno. Tuttavia nei decenni passati l''attività normativa in questo settore, a livello nazionale e internazionale, ha sten- tato a decollare. Le ragioni non sono a prima vista evidenti, specie facendo un confronto con altri prodotti o categorie mer- ceologiche. Ciò ha contribuito a contraddistinguere questo set- tore come uno tra i più conservatori, specie per chi non ha fa- miliarità con le sue dinamiche e tecnologie. Tentando un''analisi al riguardo, si può affermare che la complessiva pe- nuria di metodi di prova di pubblico dominio e universalmen- te accettati è legata a una serie di fattori. Ing. Paolo Tronville, Politecnico di Torino, Dipartimento di Energetica, Coordinatore del GL 502 del CTI (filtri e filtrazione), Chaiman dell''ISO TC 142. Gli sviluppi della normativa
nel settore della depurazione di aria e gas 73_TER_mag_tronville:46-48_TER_mar_profilo 30-04-2010 13:06 Pagina 73 che il venditore riesce a proiettare verso l''esterno. Fanno ov-
viamente eccezione i casi in cui le prestazioni minime sono
un requisito di capitale importanza. Si tratta di applicazio-
ni in ambito militare, a servizio degli impianti nucleari e, do-
po l''avvento dell''elettronica di consumo, dell''industria dei
semiconduttori, le cui costose produzioni dipendono dalla
disponibilità di aria ultrapura. Non a caso i metodi di pro-
va normalizzati a essere sviluppati per primi sono stati pro-
prio quelli a servizio di queste applicazioni.
Altro elemento frenante lo sviluppo della normativa è stato
la scarsa presenza di laboratori indipendenti in grado di of-
frire al mercato dati misurati da chi non ha necessità di orien-
tare le scelte di acquisto. Ciò è legato in parte a quanto so-
pra esposto, anche se, a parere di chi scrive, la principale
ragione è da addebitarsi alla mancanza di una chiara ri-
chiesta in merito da parte degli utenti finali. Quest''ultimo
elemento è un tassello fondamentale per lo sviluppo di po-
litiche di mercato trasparenti. Infatti, il laboratorio di prova
che misura le prestazioni di un prodotto per conto di chi ha
interesse a venderlo si trova comunque in una situazione dif-
ficile da gestire. Talvolta il compenso per il servizio del la-
boratorio viene pagato per ottenere dati sgraditi, perché al
di sotto delle proprie legittime aspettative (specie quando
l''unico obiettivo è la conformità formale, e non sostanziale,
delle prestazioni). Ciò è ancora più evidente per i laborato-
ri privati, la cui sopravvivenza è totalmente legata agli in-
troiti provenienti dai propri clienti. Viceversa, è molto più fa-
cile gestire la commessa quando al laboratorio viene chie-
sto un servizio imparziale da chi intende valutare l''acquisto
del prodotto, oppure se il produttore che intende vendere il
prodotto ha un genuino interesse a conoscere le effettive pre-
stazioni del componente sotto esame. In quest''ultimo caso si
tratta generalmente di produttori che adottano politiche
commerciali di ''margine', cioè si propongono di vendere
un prodotto tecnologicamente innovativo e si avvalgono di
personale qualificato in grado di mettere in atto tale propo-
sito (si trovano principalmente in Germania, Giappone e
USA). La maggior parte dei produttori adotta oggi politiche
di ''volume', cioè si prefigge la vendita di grandi quantita-
tivi di prodotti maturi ma costruiti a basso costo. Lo sviluppo della normativa
internazionale
I primi metodi normalizzati per la misura delle prestazioni
di componenti per la depurazione dell''aria sono nati in Pae-
si produttori o grandi utilizzatori di questi dispositivi. In Eu-
ropa fanno parte di questa schiera: Francia, Germania e Re-
gno Unito. Fuori dall''Europa gli USA e il Giappone hanno
vissuto dinamiche simili, con produzione di norme naziona-
li a partire dall''immediato dopoguerra. Il percorso dell''uni -
ficazione europea è partito dalla costituzione di un merca-
to comune che presupponeva un corpus di norme europee
comuni a tutti gli stati membri. Dalla fondazione del CEN nel 1961 fino alla creazione del CEN/TC195 ''Air filters for ge-
neral air cleaning' si è dovuto attendere circa 30 anni. Nel
frattempo le norme nazionali, spesso usate come barriere
all''ingresso per i concorrenti stranieri, hanno continuato a
dettare legge, costringendo i costruttori a sviluppare docu-
menti tecnici con valenza di metodi di prova internazionali
presso le associazioni di costruttori e progettisti quali, in Eu-
ropa, l''Eurovent e, negli USA, l''ASHRAE (American Society
of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers).
A livello italiano la necessità di un insieme di metodi di pro-
va normalizzati nel settore della depurazione dell''aria non
era particolarmente sentita. Infatti, buona parte dei prodot-
ti venduti sul mercato italiano erano progettati e prodotti in
altri Paesi europei o negli Stati Uniti, e le loro prestazioni mi-
surate secondo gli standard locali. Molti di quei prodotti ven-
nero poi successivamente ingegnerizzati e costruiti diretta-
mente nel nostro Paese, prevalentemente per imitazione. Le
prime produzioni nazionali risalgono intorno al 1960, e a
tutt''oggi buona parte del settore è ancora rappresentata da
entità commerciali. Nel frattempo erano stati fatti alcuni sfor-
zi per portare la discussione su un tavolo riconosciuto a li-
vello mondiale. Il comitato tecnico ISO/TC142 ''Cleaning
equipment for air and other gases' venne creato nel 1970
e, prima di essere messo in ''stand-by' nel 1976 per man-
canza di attività, si limitò a produrre un paio di norme (ISO
3649 ''Cleaning equipment for air or other gases - Vocabu-
lary' e ISO 6584 ''Cleaning equipment for air and other ga-
ses - Classification of dust separators') sconosciute alla mag-
gior parte agli stessi esperti e quindi scarsamente utilizzate.
Resta traccia nel database dell''ISO anche degli estremi di un
lavoro non completato; si tratta dell''ISO/CD 5012 ''Tests for
inlet air cleaners for gas turbines' che, curiosamente, sa-
rebbe oggi di molta attualità.
' probabile che la necessità di riunirsi periodicamente con
grande profusione di tempo e denaro, in assenza dei potenti
mezzi di comunicazione di cui disponiamo da non più di
una quindicina di anni, abbia favorito la naturale ritrosia ad
abbandonare le norme nazionali. In alcuni settori, quali
l''automobilistico (ISO/TC22), i trattori (ISO/TC23), i com-
pressori (ISO/TC118) e le macchine movimento terra
(ISO/TC127), vista la latitanza del comitato tecnico elettivo
per la stesura delle norme sugli elementi filtranti, alcuni pro-
duttori si sono nel tempo impadroniti dei temi di proprio spe-
cifico interesse. Considerazioni simili valgono anche per le
applicazioni nel settore dell''igiene del lavoro per cui
l''ISO/TC 94 ''Personal safety - Protective clothing and equip-
ment' è attivo. La situazione, ingessata a livello mondiale, si
è andata sbloccando a mano a mano per una serie di cau-
se e di azioni. Quella determinante è stata la riattivazione
dell''ISO/TC142 da parte dell''Italia avvenuta verso la fine
del 2005. Il principale elemento di novità dell''ultimo decen-
nio è rappresentato dalla massiccia e irreversibile globaliz-
zazione in atto, e cioè dall''affacciarsi sui mercati di tutti i
continenti di nuovi costruttori in grado di produrre beni, in tecnica qualità dell''aria 74 LA TERMOTECNICA aprile 2010 73_TER_mag_tronville:46-48_TER_mar_profilo 30-04-2010 13:06 Pagina 74 tecnica alcuni casi rivenduti anche da marchi prestigiosi, a prezzi
molto competitivi rispetto a quelli praticati dai costruttori tra-
dizionali presenti da tempo in Europa, Giappone e USA.
L''accresciuta sensibilità nei confronti dell''ambiente ha poi
avuto alcune ricadute rilevanti, quali:
- necessità di limitare l''impatto ambientale delle attività pro- duttive (sistemi per la depurazione dell''aria in ambito in-
dustriale), anche nei Paesi in via di sviluppo; - maggiore consapevolezza dell''effetto sulla salute umana degli inquinanti particellari, biologici e aeriformi presenti ne-
gli ambienti e trasportati negli impianti di climatizzazione; - accresciuta attenzione nei confronti del consumo energe- tico associato all''uso di dispositivi per la pulizia dell''aria; - desiderio di proteggersi da minacce terroristiche di sva- riata natura e che usano principalmente l''aria che respi-
riamo come vettore della minaccia (gas, batteri ecc.). Questo insieme di fattori è stato uno stimolo ad accrescere
la tecnologia di materiali e sistemi per la depurazione
dell''aria con conseguente aumento d''interesse per l''attività
normativa. La norma, infatti, in un certo senso rappresenta
l''equivalente del brevetto; essa funge da barriera tecnica nei
confronti di prodotti scadenti a basso costo e permette di met-
tere in evidenza le prestazioni superiori di dispositivi e ma-
teriali ad alta tecnologia, consentendo all''utente finale di sce-
gliere prodotti con prezzo più elevato ma con rapporto qua-
lità/prezzo superiore. Lavoro in corso in sede ISO/TC142 I Paesi membri partecipanti ai lavori dell''ISO/TC142 sono
attualmente 16, mentre gli osservatori sono circa altrettan-
ti. Tra i membri partecipanti figurano i principali attori sul-
la scena economica mondiale: buona parte dell''Europa,
Nord America, Cina e Giappone sono tra i membri attivi.
Paesi emergenti quali Brasile e India si stanno affacciando
con maggiore insistenza sulla scena mondiale e, pur non
trainando lo sviluppo normativo, vorrebbero passare da os-
servatori a partecipanti ma soffrono difficoltà legate alla bu-
rocrazia nazionale. L''attività dell''ISO/TC142 è articolata
al momento in otto gruppi di lavoro di cui segue una de-
scrizione sintetica con i ''work items' attivi. WG 1 ''Terminology'
(coordinato da John Dyment, Consulente, Regno Unito) Il gruppo di lavoro include relativamente pochi esperti atti-
vi che stanno lavorando sull''ISO/DIS 29464 ''Cleaning
equipment for air and other gases - Terminology'. La futu-
ra norma prende ampiamente spunto dall''EN 14799:2007
''Air filters for general air cleaning - Terminology' dovreb-
be sostituire l''ISO 3649 precedentemente citata. La termi-
nologia è argomento che non attira particolarmente
l''attenzione degli esperti perché, a prima vista, ha minore
impatto commerciale. Tuttavia esistono alcuni punti contro- versi su cui si concentra la discussione. Questi sono legati
alla definizione di filtro HEPA (in Europa l''EN 1822:2009
include generosamente tra i filtri HEPA anche filtri con effi-
cienza pari a solo 70%) e alla differenza di pressione cau-
sata dal filtro (legata al costo energetico della depurazione
dell''aria). Rispetto alla versione europea del documento si
osservano maggiore attenzione e dettaglio ai filtri per la ri-
mozione di inquinanti gassosi a cui viene dedicata una par-
te specifica con l''obiettivo di distinguere chiaramente le pe-
culiarità delle due famiglie di applicazioni. WG 2 ''UV-C technology'
(coordinato da Peter Beale, Steril-Aire, USA) Questo gruppo di lavoro è stato formato di recente,
nell''ottobre 2009, e sta ancora cercando la sua fisionomia
dopo avere faticosamente trovato un coordinatore. Manca
ancora un sufficiente numero di esperti con conoscenze tec-
niche adeguate per riuscire a produrre documenti di qua-
lità. Lo sviluppo dell''attività del WG2 è stato ostacolato an-
che dall''atteggiamento di alcuni produttori di elementi fil-
tranti che vedono nella tecnologia UVGI (Ultra-Violet Ger-
micidal Irradiation, cioè l''uso di luce ultravioletta per di-
struggere e inattivare microrganismi infettivi) un concor-
rente, più che un complemento, ai tradizionali filtri ad alta
efficienza. Con una certa dose di ottimismo, il coordinato-
re del WG2 ha chiesto e ottenuto, seppure a maggioranza,
l''attivazione dei seguenti ''work items':
' PWI 15714 ''UV-C Devices - UV-C energy required to de- stroy 70%, 90%, 99% and 99,9% of the microbes travel-
ling in the air stream of an air conditioning system'; ' PWI 15727 ''UV-C Devices - Measurement of output of UV-C lamp'; ' PWI 15820 ''UV-C Devices - Measurement of UV-C Tube Energy Loss Over Time'; ' PWI 15842 ''UV-C Devices - Energy required at the sur- face of an evaporator-coil to destroy the typical bio-film'; ' PWI 15858 ''UV-C Devices - Safety information';
' PWI 15965 ''UV-C Devices - Energy required to destroy bacteria and viruses on surfaces'. Come si vede, gli argomenti principali su cui verte l''interesse
in questo campo sono legati a:
' flusso energetico emesso dalla lampada nell''intervallo desi- derato di lunghezze d''onda (solitamente intorno a 254 nm); ' quantità di flusso necessaria a inattivare le famiglie di mi- crorganismi su cui si concentra l''interesse dell''utente finale; ' accorgimenti inerenti alla sicurezza e il degrado dei ma- teriali esposti alla radiazione UV. WG 3 ''General ventilation filters'
(coordinato da Don Thornburg, Camfil Farr, USA) Si tratta del gruppo di lavoro più numeroso, sia in termini di
esperti che di ''work items' attivi. Ha sviluppato l''unica nor- qualità dell''aria 75 LA TERMOTECNICA aprile 2010 73_TER_mag_tronville:46-48_TER_mar_profilo 30-04-2010 13:06 Pagina 75 tecnica ma prodotta finora a seguito della riattivazione del TC142
(TS 21220:2009 ''Particulate air filters for general ventila-
tion - Determination of filtration performance'). In realtà si
tratta di una ''technical specification' a causa dell''impossi -
bilità, nella fase di voto formale, di ottenere il parere favo-
revole di almeno il 75% dei membri partecipanti.
Questo documento è stato all''origine del processo che ha
portato alla riattivazione dell''ISO/TC142 ed è particolar-
mente controverso l''atteggiamento da adottare nei con-
fronti di filtri costruiti con materiale filtrante dotato di cari-
ca elettrostatica. In questo caso, infatti, l''efficienza di rimo-
zione di particelle con dimensione inferiore a 1 m ha an-
damento decrescente nel tempo e può, in alcuni casi, crol-
lare di decine di punti percentuali dopo alcune settimane di
servizio in ambienti ricchi di particelle fini derivanti dalla
combustione (aerosol urbani).
Finora l''unico modo trovato per affrontare il problema è sta-
to la determinazione dell''efficienza puramente meccanica
del materiale filtrante (inibendo l''effetto della carica elet-
trostatica mediante immersione in alcol isopropilico) che
rappresenta la soglia minima sotto di cui si ritiene che
l''efficienza non possa scendere. Come usare questo valore
ai fini della classificazione del filtro è argomento di discus-
sioni molto accese che si trascinano ormai da una decina
di anni. Per ovviare in parte ai problemi della prova di la-
boratorio secondo l''ISO/TS 21220 si è lavorato sul CD
29462 ''Field testing of general ventilation filtration devices
and systems for in-situ removal efficiency by particle size
and resistance to air flow' che prende spunto dalla racco-
mandazione Eurovent 4/10 e dall''ASHRAE Guideline 26.
Questa futura norma consentirà di effettuare la misura
dell''efficienza e della resistenza al moto direttamente in si-
to, evitando così il problema della ''simulazione' in labo-
ratorio del comportamento dell''elemento filtrante.
Così facendo si perde di generalità e di riproducibilità ma
si ottengono dati veritieri sul comportamento dei filtri pre-
senti nell''impianto. Inoltre si ottengono dati utili per inter-
pretare le misure di laboratorio. Ad esempio, chi svolgerà
queste prove si accorgerà che nelle unità trattamento aria
degli impianti di climatizzazione le particelle con dimen-
sione superiore a 5 m sono praticamente assenti e quindi
si convincerà dell''inutilità di fare riferimento al PM10 per
confrontare tra loro le prestazioni dei filtri.
Si potranno inoltre valutare gli andamenti della caduta di
pressione in funzione del tempo e si verificherà come le ca-
dute di pressione (e di conseguenza l''efficienza media uti-
le ai fini della classificazione!) a cui si termina la prova di
laboratorio sono decisamente più elevate di quelle che mi-
nimizzano il costo associato al consumo energetico del fil-
tro con identica portata d''aria trattata. Assecondando il mo-
vimento globale di attenzione nei confronti dell''ambiente e
del nostro pianeta, con attenzione alla sostenibilità del no-
stro sistema economico e dello stile di vita occidentale, so-
no stati attivati i seguenti tre ''work items': ' PWI 12249-1 ''Particulate air filters for general ventilation - Part 1: Method of calculation for the life cycle cost for air
cleaning devices'; ' PWI 12249-2 ''Particulate air filters for general ventilation - Part 2: Method of calculation for the energy performance
of air cleaning devices and for the classification of the en-
ergy performance'; ' PWI 12249-3 ''Particulate air filters for general ventilation - Part 3: Application of the life cycle assessment to air
cleaning devices'. Il calcolo del costo associato all''intero ciclo di vita è impor-
tante perché permette di evidenziare l''opzione che com-
plessivamente minimizza il costo e quindi mette in luce e
quantifica (in uno o più casi di riferimento) il risparmio eco-
nomico derivante da scelte che non mi minimizzino sempli-
cemente il costo iniziale, cioè l''acquisto del componente con
prezzo minimo. Strettamente legato al caso predente, es-
sendo la parte prevalente del costo associato al ciclo di vita
rappresentata dal consumo energetico, è il tema dell''etichet -
tatura energetica degli elementi filtranti.
In questo caso l''aspetto critico è rappresentato dalla scelta
dell''efficienza di riferimento su cui paragonare la caduta di
pressione media lungo la vita tecnica. Inoltre non potendo
riprodurre fedelmente in laboratorio la cinetica di intasa-
mento degli elementi filtranti intasati naturalmente, si deve
utilizzare un metodo convenzionale per l''intasamento (cioè
si assume che una carta quantità di polvere sintetica simuli
l''invecchiamento che si verifica in un certo intervallo di tem-
po di funzionamento. Il terzo pilastro dello sforzo sul tema
della sostenibilità è rappresentato dal tentativo di incorpo-
rare in una norma la metodologia con cui valutare l''impatto
complessivo sull''am biente degli elementi filtranti. Si tratta di
una valutazione che considera un approccio ''dalla culla al-
la tomba' (in accordo con le norme della serie ISO 14000)
per mettere in luce i prodotti che, tenendo conto dei mate-
riali costituenti, dei processi di lavorazione e del trasporto,
del funzionamento e dello smaltimento, sono in grado di mi-
nimizzare l''impatto ambientale, generalmente quantificato
in grammi di CO2 emessa in atmosfera. Altro documento in
fase di sviluppo nel WG3 è: NP 14086 ''Fractional efficiency
test on flat sheet filter media with efficiency lower than that
addressed in CD 29463 - Method of testing'.
Si tratta di un metodo di prova che ha grande interesse per
i costruttori di filtri che, acquistando il materiale filtrante da
produttori specializzati e producendo in proprio materiali
innovativi, spesso hanno la necessità di confrontare diverse
soluzioni a parità di condizioni. Inoltre, se la prova sul ma-
teriale filtrante è svolta in modo affidabile è in grado di pre-
dire con grande accuratezza l''efficienza che sarà in grado
di fornire il filtro finito in scala 1:1. I vari metodi di prova in
laboratorio sono oggi in grado di fornire indicazioni utili e
interessanti sulla resistenza al moto e sull''efficienza (pur con
i distinguo sopra menzionati) dei componenti presenti sul
mercato. Non vale invece la stessa cosa per la stima della qualità dell''aria 76 LA TERMOTECNICA aprile 2010 73_TER_mag_tronville:46-48_TER_mar_profilo 30-04-2010 13:06 Pagina 76 durata degli elementi (la cosiddetta vita tecnica) che oggi vie-
ne valutata intasando con polvere sintetica normalizzata il
filtro in prova. Esistono molti tipi differenti di polvere sinteti-
ca in tutto il mondo (frutto anche delle condizioni ambienta-
li molto diverse tra loro). Il PWI 15957 ''Challenge contami-
nants for testing air cleaning equipment' si pone l''obiettivo
di inserire in un documento normativo la descrizione quan-
to più accurata possibile dei contaminanti sintetici che pos-
sono essere usati nelle varie prove di laboratorio. WG 4 ''HEPA and ULPA filters'
(coordinato da R. Vijayakumar, Consulente, USA) Il settore dei filtri HEPA (High Efficiency Particulate Air) e UL-
PA (Ultra Low Penetration Air) probabilmente è il più imme-
diatamente interessato a norme internazionali. Infatti, il set-
tore degli ambienti a contaminazione controllata è domina-
to dagli interessi dell''industria microelettronica e farmaceu-
tica, entrambe composte da multinazionali con stabilimenti
in tutto il mondo. Forse questa è la ragione principale per cui
i lavori del WG4, tra i primi a partire, si stanno avviando
verso una conclusione positiva. I cinque progetti di norma in
fase di avanzata redazione sono:
' DIS 29463-1 ''High-efficiency filters and filter media for removing particles from air - Part 1: Classification, per-
formance testing and marking'; ' DIS 29463-2 ''High-efficiency filters and filter media for removing particles from air - Part 2: Aerosol production,
measuring equipment and particle-counting statistics'; ' DIS 29463-3 ''High-efficiency filters and filter media for removing particles from air - Part 3: Test method for flat
sheet filter media'; ' DIS 29463-4 ''High-efficiency filters and filter media for removing particles from air - Part 4: Test method for de-
termining the leakage of filter elements (scan method)'; ' DIS 29463-5 ''High-efficiency filters and filter media for removing particles from air - Part 5: Test method for de-
termining the efficiency of filter elements'. I documenti riprendono la struttura della norma europea EN
1822 con però l''importante novità di un sistema di classifi-
cazione interamente nuovo, basato su una coppia di numeri,
il primo di questi indica quanti ''9' sono presenti nell''ef -
ficienza (si veda la tabella sottostante) mentre il secondo in-
dica la presenza o meno del ''5' nel valore di efficienza (ca-
ro all''approccio europeo). Si noti che la categoria dei filtri
''EPA' (senza la ''H' in fronte all''acronimo) è un''inven zione
europea per giustificare la presenza di questi filtri in un siste-
ma di classificazione che richiederebbe la prova dei filtri, uno
per uno. Infatti, i filtri per applicazioni critiche vanno provati
uno per uno per essere certi delle loro prestazioni. Come si
vede dalle note in Tabella, viene ammesso l''uso del fotome-
tro per la prova a scansione per venire incontro alle esigen-
ze del mercato statunitense e consentire il passaggio graduale
alla conta particellare anche nei Paesi in via di sviluppo. WG 5 ''Dust collectors,
droplet separators and purifiers'
(coordinato da Bruce McDonald, Consulente, USA) Questo gruppo di lavoro è stato formato insieme al WG2
durante l''ultima riunione plenaria a Francoforte per affron-
tare il PWI 16313 ''Laboratory tests of pulse-cleaned indu-
strial dust collection systems'. Si tratta di un metodo di pro-
va per elementi filtranti a cartuccia usati per la depurazione
di aerosol con altra concentrazione di particelle, di solito ge-
nerati durante processi produttivi di vario genere. La tecni-
ca pulse-clean consente di rigenerare la cartuccia filtrante
quando si raggiunge una determinata resistenza al moto me-
diante l''inversione momentanea del moto dell''aria e
l''immissione di aria compressa per pochi millisecondi. Que-
sta operazione consente lo scollamento della crosta di pol-
vere che si forma sulla superficie del materiale filtrante (du-
st-cake) a causa dell''elevata concentrazione particellare nel
flusso di aria da depurare. L''efficacia della rigenerazione
dipende da vari parametri, alcuni dipendenti dal materiale
di cui è composta la cartuccia e dalla potenza del flusso in-
verso rigenerante, altri sono funzione della forza di adesio-
ne tra le particelle e della presenza di sostanze che aumen-
tano la consistenza della crosta di polvere (oli, umidità, ecc.).
Alla base di questa tecnologia sta la capacità del materiale
filtrante di catturare le particelle sulla propria superficie sen-
za permettere che queste entrino dentro la propria matrice
fibrosa. Ciò viene ottenuto cospargendo sul materiale uno
strato di nano-fibre su un substrato di materiale fibroso che
fornisce la resistenza meccanica necessaria. WG 8 ''Gas-phase air cleaning devices'
(coordinato da Mikael Forslund, Camfil Farr, Svezia) Questo gruppo di lavoro si occupa di sviluppare metodi di
prova atti a caratterizzare dispositivi e materiali per la ri- Classe di filtro Valore globale (%) Valore locale 1) 2) (%) (Gruppo) Efficienza Penetraz. Efficienza Penetraz. ISO 15 E ' 95 '5 ''-3) ''-3) ISO 20 E ' 99 '1 ''-3) ''-3) ISO 25 E ' 99.5 '0.5 ''-3) ''-3) ISO 30 E ' 99.90 '0.1 ''-3) ''-3) ISO 35 H ' 99.95 '0.05 ' 99.75 '0.25 ISO 40 H or U4 ' 99.99 '0.01 ' 99.95 '0.05 ISO 45 H or U4 ' 99.995 '0.005 ' 99.975 '0.025 ISO 50 U ' 99.999 '0.001 ' 99.995 '0.005 ISO 55 U ' 99.9995 '0.0005 ' 99.9975 '0.0025 ISO 60 U ' 99.9999 '0.0001 ' 99.9995 '0.0005 ISO 65 U ' 99.99995 '0.00005 ' 99.99975 '0.00025 ISO 70 U ' 99.99999 '0.00001 ' 99.9999 '0.0001 ISO 75 U ' 99.999995 '0.000005 ' 99.9999 '0.0001 TABELLA 1 - Classificazione dei filtri EPA, HEPA,
and ULPA secondo ISO DIS 29463-1
tecnica qualità dell''aria 77 LA TERMOTECNICA aprile 2010 1) Vedere 7.5.2 and ISO DIS 29463-4. 2) Valori di penetrazione locale inferiori rispetto
a quelli specificati
in tabella possono
essere concordati
tra fornire e cliente. 3) Le classi di filtri ISO 30 e inferiori non
possono e non devono
essere provati, ai fini
della classificazione, per
individuare le perdite. 4) Per i filtri di classe ISO 40 e 45 H, la
penetrazione locale
indicata è misurata
a scansione con
contaparticelle. Limiti
differenti possono
venire specificati
quando si effettua
la prova per individuare
le perdite con fotometro
o nebbia d''olio. 73_TER_mag_tronville:46-48_TER_mar_profilo 30-04-2010 13:06 Pagina 77 tecnica mozione di inquinanti allo stato aeriforme (AMC o airborne
molecular contamination), cioè inquinanti che non si trova-
no sotto forma di aerosol liquidi o solidi, seppure di picco-
lissime dimensioni (per convenzione la dimensione che se-
para gli inquinanti particellari da quelli aeriformi è 1 nm).
Le applicazioni più comuni nel settore degli impianti di cli-
matizzazione riguardano l''industria microelettronica che ri-
chiede aria assolutamente priva di contaminazione di qual-
siasi genere, in particolare durante il processo di fotolito-
grafia. All''altro estremo, in termini di rigore nella rimozio-
ne dei contaminanti, si trovano le cosiddette applicazioni
orientate al comfort: si tratta dei cosiddetti filtri per rimuove-
re gli odori. Il mercato di queste applicazioni è molto gran-
de e le potenzialità di alcuni filtri sono interessanti.
Uno dei maggiori ostacoli nell''affermarsi di questa tecnolo-
gia è stata, ed è ancora, proprio la mancanza di un meto-
do di prova normalizzato che consentisse di distinguere tra
filtri scadenti e dispositivi in grado di rimuovere efficace-
mente i contaminanti (soprattutto composti organici volatili
odorosi) e consentire il ricircolo di buona parte dell''aria usa-
ta per la climatizzazione.
Il documento ISO/CD 10121-2 ''Test method for assessing
the performance of gas-phase air cleaning media and devi-
ces for general ventilation - Part 2: Gas-phase air cleaning
devices' rappresenta quindi un passo di straordinaria im-
portanza verso la disponibilità di un metodo di prova che
consenta una selezione basata su dati misurati, anche se i
problemi nell''estendere i risultati delle prove in laboratorio
alle applicazioni in sito sono molti. Negli ultimi anni si sono
sviluppati molti nuovi materiali che inglobano al proprio in-
terno sostanze adsorbenti sotto varia forma (granuli, fibre,
pellets ecc.) che si sono affiancati ai sistemi tradizionali con
letti di materiale granulare, spessi alcuni centimetri, disposti
all''interno di vassoi o di contenitori cilindrici con attacco a
baionetta su piastre forate. Per venire incontro all''esigenza
di valutare i diversi materiali in condizioni normalizzate e
per consentire agli utenti di scegliere il materiale che più si
adatta alle loro esigenze il WG8 sta sviluppando il docu-
mento NP 10121-1 ''Test method for assessing the perfor-
mance of gas-phase air cleaning media and devices for ge-
neral ventilation - Part 1: Gas-phase air cleaning media'. WG 9 ''Particulate air filter intake systems
for rotary machinery and stationary
internal combustion engines'
(coordinato da Ulf Johansson, Camfil Farr, Svezia) La produzione di energia elettrica mediante gruppi turbo-
gas ha conosciuto un''espansione molto forte negli ultimi 15
anni, in particolare in Italia dove il 53% dell''energia elettri-
ca è attualmente prodotta usando come primo anello della
catena una turbina a gas funzionante con ciclo Joule. L''aria
che compie il ciclo entra nella turbina a gas frontalmente e
deve essere filtrata per evitare l''erosione delle palette del
compressore con i conseguenti gravi danni che possono
portare alla necessità di sostituire questi particolari costo-
sissimi. Inoltre le fermate impreviste dell''impianto causano
gravi perdite economiche. In alcune centrali termoelettriche
si effettua il lavaggio periodico ''on-line', cioè durante il fun-
zionamento dell''impianto, mentre in altri casi si preferisce
effettuare un lavaggio ''off-line', cioè durante una sosta pro-
grammata per la manutenzione.
I lavaggi garantiscono l''aumento dell''efficienza di conver-
sione in energia elettrica e allo stesso tempo consentono di
mantenere funzionanti i canalini presenti all''interno delle
palette dei compressori dove altra aria (opportunamente fil-
trata) raffredda le palette che possono così trattare gas a
temperatura più elevata, aumentando il rendimento com-
plessivo del gruppo. I requisiti di pulizia dell''aria in ingres-
so ai gruppi turbogas sono andati aumentando, al punto
che alcune centrali montano filtri di classe H13 (secondo
EN1822) o anche superiore. Al momento non esistono in
merito regole generali o criteri comunemente accettati da
tutti i produttori di turbine a gas e aziende produttrici di
energia elettrica. Il WG9, pur cercando di non staccarsi
troppo da quanto prodotto dal WG3, sta producendo una
serie di documenti appositamente pensati per le applica-
zioni in gruppi turbogas. Il lavoro è in stato di avanzata re-
dazione per gli elementi filtranti di tipo statico (cioè filtri non
rigenerabili); si tratta del CD 29461-1 ''Air intake filter sy-
stems for rotary machinery - Part 1: Test methods and clas-
sification for static filter elements'.
Si sta avviando anche il lavoro inerente al NP 29461-2 ''Air
intake filter systems for rotary machinery - Part 2: Test
methods and classification for cleanable (pulse jet) filter sy-
stems' che intende costituire un metodo di prova per filtri ri-
generabili simili a quelli sopra illustrati trattando dell''attività
del WG5. Nel programma di lavoro del WG9 esistono an-
cora i seguenti ''work items', ancora allo stato preliminare:
' PWI 29461-3 ''Air intake filter systems for rotary ma- chinery - Part 3: Test methods for mechanical integrity of
filter elements'; ' PWI 29461-4 ''Air intake filter systems for rotary machin- ery - Part 4: Test methods for in-situ testing of filter systems'; ' PWI 29461-5 ''Air intake filter systems for rotary ma- chinery - Part 5: Test methods for static filter systems in ma-
rine and offshore environments'. La parte 3 riguarda un aspetto a cui le aziende produttrici
di energia elettrica sono molto attente. Infatti, una delle pe-
culiarità essenziali di questo tipo di filtri è la resistenza mec-
canica dell''elemento. ' necessario che siano in grado di sop- qualità dell''aria 78 LA TERMOTECNICA aprile 2010 ENGLISH Standards development in the gas and air depuration sector
Gas and air depuration technologies cover many materials, components and sys-
tems to remove solid, liquid and gas contaminants (also biologically active contam-
inants). For the sector the standards are very few and it is not clear why they are so
few. The paper analyzes the complex reasons and factors causing this deficiency. abstract 73_TER_mag_tronville:46-48_TER_mar_profilo 30-04-2010 13:06 Pagina 78 portare intemperie (pioggia, gelo, nebbia, irraggiamento
solare intenso) e vibrazioni a cui sono soggetti durante la lo-
ro vita tecnica (che si presume di parecchie migliaia di ore).
' essenziale evitare che brandelli di materiale filtrante o, an-
cora peggio, frammenti di telaio si stacchino dalla sede e
vengano risucchiati all''interno dal compressore della turbi-
na a gas. La parte 4 intende proporre un metodo normaliz-
zato per la misura delle prestazioni in sito, in considerazio-
ne dei limiti della prova di laboratorio nel simulare ciò che
accade durante l''effettivo funzionamento in un determinato
impianto. Vista l''importanza di un''efficace filtrazione du-
rante l''intera vita tecnica degli elementi installati per potere
avere ragionevole certezza delle effettive prestazioni non re-
sta che misurare in sito il comportamento della catena fil-
trante (filtro coalescente e/o prefiltro più filtro fine) installa-
ta. La parte 5 intende occuparsi delle prestazioni dei filtri in
ambienti marini e ''offshore'.
La presenza di forti venti, umidità e acqua marina si unisce
agli usuali contaminanti generati dal medesimo gruppo tur-
bogas. Il sale marino contribuisce in modo sostanziale allo
sporcamento della turbina e al conseguente deterioramento
delle prestazioni. ' evidente che le attuali prove di labora-
torio non sono utili a giudicare il funzionamento in condi-
zioni di questo genere e quindi il nuovo metodo dovrebbe
essere in grado di valutare la capacità di prevenire la pe-
netrazione del sale all''interno del gruppo turbogas. JWG ''Aerosol filters for nuclear applications'
(coordinato da Pierre Cortes, ITER, Francia) Le applicazioni nel campo nucleare e militare hanno fatto
da traino nello sviluppo della scienza degli aerosol e del-
la filtrazione dell''aria per applicazioni critiche. Il comitato
tecnico ISO/TC85 ''Nuclear energy' si occupa di tutti gli
aspetti della tecnologia nucleare e racchiude al proprio in-
terno una serie di sottocomitati, tra cui lo SC2 ''Radiation
protection'. Il tema della filtrazione dell''aria a servizio del-
le centrali nucleari è stato suddiviso in due parti.
Il TC85 si occupa della rimozione di inquinanti gassosi ra-
dioattivi, mente per la rimozione degli inquinanti particel-
lari si è formato un gruppo di lavoro congiunto (sotto la gui-
da della Segreteria del TC142) a cui partecipano esperti
di entrambi i comitati tecnici.
I passaggi per l''istituzione e la gestione di tale gruppo con-
giunto sono difficoltosi ma si è già tenuta una prima riu-
nione informale a Saclay, nei pressi di Parigi, dove gli
esperti e ricercatori francesi hanno mostrato le metodolo-
gie attualmente adoperate dagli enti di controllo transalpi-
ni per verificare il funzionamento dei sistemi di sicurezza
delle centrali nucleari. In Italia, come è noto, non vi sono al
momento centrali nucleari funzionanti e, insieme al resto,
sono andate perse le conoscenze in merito ai sistemi per la
misura e verifica dei filtri ad alta efficienza deputati a pro-
teggere l''ambiente in caso di incidente. ' stata avviata la discussione per sviluppare un metodo ISO per la misura in
sito di tali filtri e cioè il NP 16170 ''In situ test methods for
very high efficiency filter systems in industrial facilities'. Conclusioni L''attività normativa a livello globale nel settore della depu-
razione dell''aria è decollata all''inizio del 2006 dopo la
riattivazione dell''ISO/TC142 da parte dell''Italia. Il nume-
ro e la rappresentatività dei Paesi coinvolti attivamente nel
comitato tecnico è sufficiente per affermare che il risultato
dei lavori avrà presumibilmente ''rilevanza globale', cioè
avrà effetti su scala planetaria nel settore della depurazio-
ne dell''aria. I temi in discussione nei vari gruppi di lavoro
possono suscitare reazioni e comportamenti inattesi a cau-
sa della mancanza di stime teoriche accurate sul compor-
tamento dei componenti studiati. Ne consegue una situa-
zione poco chiara che a tutt''oggi permane sul mercato. Le
tecnologie meno conosciute, o comunque non ben rappre-
sentate all''interno del comitato tecnico, faticano a farsi lar-
go e ottenere considerazione e pari dignità nelle discus-
sioni. Il problema più grave è comunque rappresentato dal-
la mancata partecipazione ai lavori da parte degli utenti
finali o di enti che esercitino una funzione di controllo e di
equilibrio rispetto alla presenza, talvolta prevaricante, dei
costruttori. Purtroppo la maggior parte degli esperti parte-
cipanti ai lavori di fatto non svolge alcun compito, se non
contrastare le posizioni avverse al mandato delle aziende
che finanziano la loro partecipazione. Rimane ancora mol-
to lavoro da svolgere per riuscire a sviluppare metodi di
prova che siano riproducibili e rappresentativi delle effet-
tive prestazioni in servizio. In questo senso il processo nor-
mativo nel settore della depurazione dell''aria rappresenta
una formidabile opportunità per ricercatori appassionati
nel settore della disciplina che prende il nome di ''aerosol
science and technology' e che annovera molti prestigiosi
scienziati nella propria comunità. Gruppo1) Classe1) Caduta di Gruppo SF-a Gruppo SF-b & SF-g pressione Efficienza in Efficienza Minima 3) finale (Pa) massa2) (%) Penetraz. 0,4 m (%) SF- α 3 375 40 ' A < 60 - SF- α 4 375 60 ' A < 80 - SF- α 5 375 80 ' A < 90 - SF- α 6 375 90 ' A - SF- β 7 625 - Emin ' 35 SF- β 8 625 - Emin ' 50 SF- β 9 625 - Emin ' 70 SF- γ 10 625 - Emin ' 85 SF- γ 11 625 - Emin ' 95 SF- γ 12 625 - Emin ' 99.5 TABELLA 2 - Classificazione di filtri
per applicazioni turbogas secondo ISO CD 29461-1
tecnica qualità dell''aria 79 LA TERMOTECNICA aprile 2010 73_TER_mag_tronville:46-48_TER_mar_profilo 30-04-2010 13:06 Pagina 79


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