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NEBULIZZAZIONE INDUSTRIALE

Cenni tecnici sulla nebulizzazione

La nebulizzazione (talvolta detta impropriamente "atomizzazione") è la riduzione di un liquido in parti minutissime (gocce) che si ottiene ad esempio facendo scontrare il liquido con un getto d'aria ad elevata velocità oppure costringendo il liquido a passare attraverso un orifizio avente una sezione di passaggio molto stretta. Tanto più stretta sarà la sezione di passaggio dall'orifizio, tanto maggiore sarà la pressione a cui il liquido è sottoposto. e con la espansione l'acqua si raffredda ed avviene lo scambio termico con l'ambiente con forte abbattimento della temperatura immediatamente e senza rilascio di umidità nel suolo o sui macchinari o materie prime.

Descrizione termodinamica del processo:

Il processo di nebulizzazione non va confuso con quello di umidificazione: infatti nel processo di nebulizzazione il liquido in questione (in genere acqua) non varia immediatamente il proprio stato di aggregazione, cioè non passa istantaneamente allo stato di vapore, bensì si ha anzitutto un incremento dell'area interfacciale che separa la fase liquida da quella gassosa. Sebbene nel processo di nebulizzazione le gocce possano risultare molto piccole, esse hanno comunque delle dimensioni macroscopiche, ovvero il loro stato di aggregazione è liquido, non gassoso. Al contrario, durante il processo di umidificazione il liquido viene sottoposto ad un passaggio di fase (da liquido a gassoso). Sebbene la trattazione teorica dei due processi sia distinta, in pratica i due processi possono avvenire in sequenza, per cui i loro effetti si sommano.

Il processo di nebulizzazione comporta un aumento del coefficiente di scambio termico tra l'acqua e l'aria, dovuto al fatto che l'interfaccia tra le due fasi è tanto maggiore quanto è minore il diametro delle gocce di liquido.

Evaporazione del liquido

Una volta che le gocce si sono formate, può intervenire un processo di raffreddamento, dovuto all'evaporazione del liquido.

Calore latente di evaporazione

Il processo termodinamico è alla base di una trasformazione adiabatica del sistema, per cui l'energia totale del sistema non cambia, ma viene solo trasformata. In sostanza parte dell'energia presente sotto forma di calore (detta calore latente di vaporizzazione) viene impiegata per fare passare sotto forma di gas l'acqua nebulizzata.

Il risultato della trasformazione è una diminuzione della temperatura.

Quando l'incremento dell'umidità relativa, dovuto alla vaporizzazione dell'acqua, non interessa (ad esempio raffreddamento nell'industria di processo), è sufficiente evitare la saturazione dell'ambiente regolando con un igrostato o sistemi simili.

Quando invece è necessario raffrescare in presenza di animali o persone, allora occorre bilanciare correttamente temperatura e umidità, altrimenti si rischia di non ridurre o addirittura innalzare l'indice di calore. Per questo motivo è importante utilizzare sistemi in grado di modulare la quantità di acqua nebulizzata (e quindi la trasformazione sul diagramma psicrometrico) sull'indice di calore o su altre funzioni simili di umidità e temperatura. Esistono degli studi che legano le condizioni di benessere degli esseri viventi all'indice di calore e ai valori di umidità e temperatura più in generale.

Effetto del diametro della goccia

La velocità di evaporazione, è inversamente proporzionale al diametro della goccia. Ne consegue che riducendo anche di poco il diametro aumenta di molto la superficie, soprattutto quando il diametro della goccia diventa molto piccolo come nel caso della nebulizzazione.

Il processo di nebulizzazione avviene per attrito con l'aria. Per questo motivo è molto importante la velocità con cui l'acqua viene a contatto con l'aria. Questa velocità viene raggiunta mediante il passaggio attraverso i fori microscopici degli ugelli atomizzatori. Poiché il diametro del fori di passaggio è limitato verso il basso dalle tecnologie di foratura attualmente disponibili, per aumentare la velocità dell'acqua è necessario aumentare il più possibile la pressione a monte dell'ugello maggiore è la pressione, maggiore sarà la velocità di passaggio, minore il diametro della goccia.

Impieghi

La nebulizzazione viene anche utilizzata per raffrescare ambienti esterni; l'utilizzo di acqua nebulizzata immessa in aria produce un abbattimento del caldo aumentando l'umidità, catturando gli odori, abbattendo le polveri e allontana gli insetti. Questo sistema viene detto "condizionamento per ambienti esterni". La nebulizzazione viene utilizzata, in merito al trattamento dell'atmosfera, per micronizzare oltre all'acqua composti liquidi attivi in grado di sanificare l'aria di locali – di dimensioni più o meno grandi – e anche di grandi siti aperti quali discariche. Per sanificazione s'intende l'abbattimento dell'inquinamento olfattivo, l'allontanamento degli insetti, la riduzione della diffusione di agenti batterici e allergeni per via aerea. La sanificazione dell'aria degli ambienti pubblici che si ottiene grazie al processo di nebulizzazione di composti liquidi disinfettanti permette la diminuzione della diffusione di malattie batteriche e virali quali il COVID-19 e l'influenza e delle allergie stagionali riducendo la quantità di allergeni nell'aria.