SEMINARIO ATI
IL SISTEMA FIACCOLA: esigenza operativa, sicurezza ed impatto
ambientale.
MEMORIA
IL SISTEMA DI ACCENSIONE FIACCOLA
Relatore: Vincenzo Di Giovine
Societa’ Combustion and Energy srl
1.
Sommario
L’articolo contiene una panoramica sulla evoluzione dei sistemi di accensione piloti di torce.
Si fa riferimento ai vari tipi di innesco della fiamma pilota e non da base torcia.
Si esamina l’aspetto manutentivo e la ridondanza dei sistemi.
IL SISTEMA DI ACCENSIONE FIACCOLA
Vincenzo Di Giovine, www.ce2k.com
marzo 2011 –
pag 1
SEMINARIO ATI
IL SISTEMA FIACCOLA: esigenza operativa, sicurezza ed impatto
ambientale.
2.
Evoluzione dei sistemi di accensione torce.
2.1
Palla di fuoco
I primi tentativi di accensione a distanza, a mezzo razzi o lancio di fiamme libere, spesso
comportarono, nel percorso di ricaduta al suolo, l’innesco di fiamme nei serbatoi sottostanti la fiaccola.
Un semplice tubo (di solito da 1”) con uscita libera in prossimità del pilota fu la soluzione adottata dai
maggiori costruttori di fiaccole sin dagli anni 40.
In pratica il tubo è utilizzato come miccia: alla base della fiaccola si produce una miscela gas/aria, in
rapporto stechiometrico, che viene fatta fluire, attraverso un tubo, ed inviata sino alla sommità della
torcia, in zona prossimità alla testa del pilota. Considerando una velocita di riempimento del tubo di 15
metri/secondo, si può calcolare (in funzione della lunghezza del tubo) in quanto tempo la miscela
raggiungerà il pilota; non appena riempito il tubo, generando una scintilla nella zona di creazione della
miscela (per mezzo di trasformatore alta tensione, o piezoelettrico), si innesca una combustione che si
propaga molto velocemente, sino al termine del tubo, ove una palla di fuoco si presenterà innanzi alla
testa del pilota, accendendo la miscela di gas continuo e aria aspirata in un venturi.
C&E ha maturato esperienze positive, con miscele esplosive generate a distanza superiore ai 1000
metri dal terminale di torcia.
Schema tipico di Generatore Palla di Fuoco
IL SISTEMA DI ACCENSIONE FIACCOLA
Vincenzo Di Giovine, www.ce2k.com
marzo 2011 –
pag 2
SEMINARIO ATI
IL SISTEMA FIACCOLA: esigenza operativa, sicurezza ed impatto
ambientale.
La Palla di Fuoco può raggiungere diversi piloti, attraverso l’uso di valvole deviatrici a tre vie:
IL SISTEMA DI ACCENSIONE FIACCOLA
Vincenzo Di Giovine, www.ce2k.com
marzo 2011 –
pag 3
SEMINARIO ATI
IL SISTEMA FIACCOLA: esigenza operativa, sicurezza ed impatto
ambientale.
Disegno tipico Pilota
Schema tipico alimentazione piloti e Generatore Palla di Fuoco
IL SISTEMA DI ACCENSIONE FIACCOLA
Vincenzo Di Giovine, www.ce2k.com
marzo 2011 –
pag 4
SEMINARIO ATI
IL SISTEMA FIACCOLA: esigenza operativa, sicurezza ed impatto
ambientale.
2.2
Alta tensione
Il primo tentativo di dotare il pilota di sistema elettrico di accensione a distanza, fu fatto con la
creazione della scarica alta tensione (da 6000 a 10000 V verso massa) sia all’interno che all’esterno del
pilota, ma in zona soggetta alle intemperie (pioggia e umidità) ed alla fiamma.
L’impossibilità di accedere in continuazione al terminale di fiaccola, per la sostituzione degli elettrodi,
oltre alla pericolosità di questi valori di tensione, hanno reso non più applicabile questo sistema.
IL SISTEMA DI ACCENSIONE FIACCOLA
Vincenzo Di Giovine, www.ce2k.com
marzo 2011 –
pag 5
SEMINARIO ATI
IL SISTEMA FIACCOLA: esigenza operativa, sicurezza ed impatto
ambientale.
2.3
Bullet
Questo sistema consiste in un tubo guida in salita lungo la fiaccola, sino alla sommita del Flare
Tip, un collettore in Incolloy 800 su cui si infrangerà una pallottola spinta lungo il tubo guida
da un pannello utilizzante aria a bassa pressione, un serbatoio Buffer, un serbatoio pallottole,
una serie di strumentazione e valvole a 3 vie.
L’impatto sul collettore surriscalda la pallottola che emette una serie di scintille tutto intorno al
Flare Tip, innescando il gas.
Il sistema richiede integrità e precisione del tubo guida, altrimenti l’impatto risulterà a bassa
velocità oppure la pallottola non passerà.
La strumentazione a corredo e le procedure per il lancio richiedono personale preparato ed esperto.
Le scintille in caduta libera dovrebbero raffreddarsi e non essere pericolose a terra.
IL SISTEMA DI ACCENSIONE FIACCOLA
Vincenzo Di Giovine, www.ce2k.com
marzo 2011 –
pag 6
SEMINARIO ATI
IL SISTEMA FIACCOLA: esigenza operativa, sicurezza ed impatto
ambientale.
2.4
Alta Energia
Da alcuni anni si è reso disponibile questo sistema di accensione elettrica a distanza, che utilizza una
tensione di circa 2000 V, ma con carica di energia fra i 3 ed i 7 Joule.
La scarica termina in una punta (HE) di materiale resistente alla temperatura di fiamma, installata in
prossimità o all’interno del pilota, ed immune agli agenti atmosferici; sono possibili oltre 1000000 di
scariche prima della necessità di sostituzione della punta HE.
SPARK TIP
TITLE
IL SISTEMA DI ACCENSIONE FIACCOLA
Vincenzo Di Giovine, www.ce2k.com
marzo 2011 –
pag 7
SEMINARIO ATI
IL SISTEMA FIACCOLA: esigenza operativa, sicurezza ed impatto
ambientale.
La connessione elettrica è realizzata con cavo in Mika, resistente alle alte temperature (700°C), e
protetto da una calza di acciaio, sino alla cassetta di giunzione, che è installata sulla sommità della
torcia, ma sotto la piattaforma superiore, ad una distanza tale da ridurre la massima temperatura di
irraggiamento del cavo elettrico inferiore ai 200°C, temperatura che permette l’uso di cavo al silicone
sino a base torcia.
TITLE
IL SISTEMA DI ACCENSIONE FIACCOLA
Vincenzo Di Giovine, www.ce2k.com
marzo 2011 –
pag 8
SEMINARIO ATI
IL SISTEMA FIACCOLA: esigenza operativa, sicurezza ed impatto
ambientale.
La carica è accumulata in un condensatore ed inviata su richiesta al pilota da accendere.
Le prime realizzazioni si basavano sull’uso di thyristori che permettevano il controllo delle alte
correnti istantanee e una relativa facilità a percorrere lunghe distanze.
L’assorbimento elettrico è consistente.
Esempio di circuito a Thyristori (Combustion & Energy - www.ce2k.com).
IL SISTEMA DI ACCENSIONE FIACCOLA
Vincenzo Di Giovine, www.ce2k.com
marzo 2011 –
pag 9
SEMINARIO ATI
IL SISTEMA FIACCOLA: esigenza operativa, sicurezza ed impatto
ambientale.
Il miglioramento delle tecnologie elettroniche ha permesso la sostituzione dei costosi
Thyristori e l’aumento delle distanze fra unità generatrice e punta HE.
La potenza installata, a parità di energia emessa (7Joule), è stata ridotta a valori tali da
permettere l’uso di piccole batterie (12V), garantendo lunga autonomia.
Esempio di Acenditore HE a bassa tensione (Combustion & Energy - www.ce2k.com).
IL SISTEMA DI ACCENSIONE FIACCOLA
Vincenzo Di Giovine, www.ce2k.com
marzo 2011 –
pag 10
SEMINARIO ATI
IL SIATEMA FIACCOLA: esigenza operativa, sicurezza ed
inpatto ambientale.
3.
Manutenzione
3.1
Accesso alla Fiaccola
Di norma l’altezza della fiaccola e’ funzione del massimo irraggiamento possibile al suolo. Va da se
che durante il suo funzionamento non e’ possibile alcun intervento di manutenzione. In alcune
applicazioni s’ possibile l’accesso a piattaforme basse o intermedie.
L’accensione con palla di fuoco comporta la presenza nel tubo di saluta, di vapore acqueo (risultato
della reazione di combustione) che sotto forma di condensa ritorna a terra. Ulteriori tentativi di
accensione comporteranno accumulo di condensa che potrebbero impedire l’arrivo di successive palle
di fuoco.
Un periodico drenaggio e soffiaggio della linea di accensione (da terra) è indispensabile per questa
applicazione.
L’accensione Elettrica HE, qualora la lunghezza del cavo di estensione ad alta temperatura sia stata
ben calcolata, risulta sin ora la soluzione che richiede il minor intervento manutentivo.
IL SISTEMA DI ACCENSIONE FIACCOLA
Vincenzo Di Giovine, www.ce2k.com
marzo 2011 –
pag 11
SEMINARIO ATI
IL SIATEMA FIACCOLA: esigenza operativa, sicurezza ed
inpatto ambientale.
3.2
Ridondanza dei sistemi
E’ in uso la realizzazione di sistemi completamente ridondanti, per migliorare l’affidabilità del
sistema di accensione, mediante l’impiego contemporaneo di Palla di Fuoco e di HE.
Spesso solo un pilota e’ dotato di tubo a Palla di Fuoco, mentre tutti gli altri sono dotati di accensione
elettrica HE.
Ogni pilota deve avere il proprio sistema di accensione HE; un unico sistema che permetta la scarica
elettrica HE a più piloti, oltre a non comportare necessariamente un risparmio, in caso di guasto
impedirà l’accensione della torcia.
IL SISTEMA DI ACCENSIONE FIACCOLA
Vincenzo Di Giovine, www.ce2k.com
marzo 2011 –
pag 12
