UTA - Unità trattamento dell'aria

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L'evoluzione della scienza e della tecnologia si può osservare in ogni opera ingegneristica industriale che ci circonda.
Ognuna di queste, in modi diversi, ha cambiato la vita del genere umano e della società, contribuendo a soddisfarne i bisogni e favorendone lo sviluppo.

Che cos'è l'UTA?

Compito di questa macchina è quello di sottoporre l'aria a questa serie di trattamenti, affinché raggiunga, secondo le specifiche di progetto, le condizioni di benessere desiderate nei vari ambienti in cui deve essere immessa e distribuita.
L'aria trattata nell'UTA deve essere prelevata, prima del trattamento, dall'atmosfera esterna e/o dall'interno dei locali ed essere distribuita nei locali stessi. I trattamenti che subisce poi l'aria all'interno dell'UTA sono necessari sia per il benessere delle persone che occupano determinati ambienti, sia per esigenze tecnologiche. Pertanto, le caratteristiche fisiche dell'aria possono avere un'influenza non trascurabile sulle sostanze presenti in un locale industriale, sia in fase di lavorazione sia in fase di conservazione. Da qui la necessità di correggere la temperatura e/o l'umidità dell'aria ambiente.
Le unità di trattamento dell'aria possono essere centralizzate oppure con una parte in unità di trattamento centralizzate e parte in un'unità di zona.
In particolare le UTA centralizzate sono costituite da un involucro, in genere in lamiera zincata con un rivestimento atermico e afonico, che racchiude tutti gli elementi che sono necessari per sottoporre ad una serie di trattamenti l'aria che deve essere distribuita nei vari ambienti.

Le principali funzioni espletate da tali unità sono:

- prelievo di aria esterna e/o interna e relativa miscelazione;
- filtrazione;
- preriscaldamento per la umidificazione;
- umidificazione;
- postriscaldamento;
- propulsione dell'aria nei condotti di distribuzione.
Nel particolare ciclo igrotermico considerato, non tutte le funzioni citate sono sempre richieste per cui alcune di queste possono essere omesse.

UTA - Schema a blocchi

Nell'UTA si distinguono diversi moduli: le serrande, i filtri, l'umidificatore, il separatore di gocce e tre batterie di scambio termico per il raggiungimento delle condizioni termoigrometriche desiderate dell'aria, il ventilatore di mandata e il sistema di immissione dell'aria condizionata in ambiente.
La batteria di preriscaldamento e l'umidificatore adiabatico sono usati soltanto in inverno, la batteria fredda soltanto in estate, mentre quella di postriscaldamento sia in inverno che in estate.
La sezione dell'unità destinata al prelievo dell'aria è dotata di bocche con serrande atte a consentire la miscelazione di portate variabili di aria esterna ed interna.
La sezione di filtrazione ha dimensioni variabili, che dipendono dal tipo di filtro prescelto. Le impurità presenti nell'aria da filtrare, sia esterna che riciclata, hanno caratteristiche assai diverse e comprendono particelle solide. La concentrazione della polvere nell'aria atmosferica è diversa a seconda che la zona sia rurale, urbana o industriale.
Le caratteristiche dell'aria da trattare e le esigenze di depurazione guidano nella scelta dei filtri di categoria opportuna.
Le sezioni di riscaldamento, raffreddamento e deumidificazione contengono delle batterie che sono costruite con tubi di acciaio o rame, le cui superfici esterne, per compensare il basso coefficiente di scambio termico metallo/aria, presentano delle alette per aumentare artificialmente la superficie.
Le batterie con tubi lisci risultano antieconomiche e di eccessivo ingombro, per cui sono utilizzate solo in casi speciali. Di solito le batterie di riscaldamento sono alimentate con acqua calda o surriscaldata, quelle di raffreddamento con acqua fredda o fluido frigorigeno evaporante.
I tubi sono generalmente di rame alettati con lamierino di alluminio o di rame, eventualmente stagnati. Solo per applicazioni particolari si impiegano tubi di acciaio usualmente con alettatura spiroidale, zincati per immersione a batteria finita.
Quando le batterie di raffreddamento sono anche utilizzate per la deumidificazione, occorre disporre le alette (sempre perpendicolari al tubo) in modo da favorire il drenaggio delle gocce d'acqua; è inoltre necessario limitare la velocità media dell'aria, riferita dalla sezione occupata dalla batteria, a valori non superiori a 2,5 m/s, al fine di evitare il trascinamento a valle (con successiva possibile rievaporazione) dell'acqua condensata. Tale velocità è uno degli elementi determinanti delle dimensione trasversali dell'unità di trattamento.
Un dispositivo molto usato in passato per l'umidificazione dell'aria è l'umidificatore dell'aria, composto da una serie di componenti: un determinato numero di ugelli polverizzati di acqua; una vasca di raccolta dell'acqua non evaporata, con valvola a galleggiante per il reintegro dell'acqua evaporata nell'aria; un raddrizzatore dei filetti d'aria atto a uniformare il flusso nella intera sezione a monte degli ugelli; un separatore di gocce, in grado di separare a valle degli ugelli l'acqua trascinata dalla corrente d'aria.
Per evitare insudiciamenti rapidi dei separatori di gocce e delle batterie, è indispensabile che l'acqua da polverizzare sia stata precedentemente “dolcificata”.
Negli impianti di condizionamento, inoltre, per risolvere i problemi legati alla salubrità dell'aria trattata, si registra la tendenza a livello industriale all'utilizzo di umidificatori adiabatici a polverizzazione ultrasonica. Questi ultimi hanno vantaggi termodinamici del tipo a ricircolo d'acqua e hanno buone caratteristiche igieniche, infatti l'immediata vaporizzazione dell'aerosol di acqua prodotto evita il ristagno nella bacinella di raccolta. La polverizzazione è garantita per mezzo di vibratori piezoelettrici oppure di ugelli ad aria compressa priva di olio.
Altri dispositivi di umidificazione sono gli umidificatori a vapore e quelli di polverizzazione d'acqua per centrifugazione in corrente d'aria.
La circolazione dell'aria in tutto l'impianto è affidata a ventilatori centrifughi.
Le gamme di portate che sono realizzate dai condizionatori d'aria vanno da 1000 m³/h a 100000 m³/h e la prevalenza totale è compresa tra i 200 e 2000 Pa.
Le condizioni termoigrometriche adeguate e la purezza dell'aria ambientale sono elementi fondamentali per il benessere delle persone, pertanto la legislazione nazionale si sofferma su di esse.
Nella progettazione di un impianto di condizionamento e quindi ogni componente ad esso appartenente, bisogna tener presente la norma UNI 10339 (Impianti aeraulici ai fini di benessere - Generalità, classificazione e requisiti − Regole per la richiesta d'offerta, l'offerta, l'ordine e la fornitura), in quanto con riferimento agli edifici adibiti ad uso civile, precisa i valori di: portate di aria esterna e di estrazione, qualità dell'aria esterna e velocità massime dell'aria immessa all'interno, condizioni termoigrometriche estive ed invernali.
Ulteriori informazioni relative alla qualità dell'aria sono riportate nella norma UNI EN 13779 (Ventilazione degli edifici non residenziali − Requisiti di prestazione per i sistemi di ventilazione e di condizionamento) e per il caso particolare delle strutture ospedaliere si rimanda, inoltre, alle vigenti leggi regionali. Nel Lazio, ad esempio, vige la L. R. 4/03 (Requisiti minimi autorizzativi strutturali, tecnologici ed organizzativi delle strutture sanitarie e socio-sanitarie), che, per alcuni reparti tipici, prescrive i valori di progetto per ciò che attiene alle portate volumetriche di aria esterna di ventilazione ed alle tipologie di filtri da impiegare (ove richiesto)
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