Il laboratorio di Ingegneria Industriale comprende sia banchi di prova per la conduzione di analisi sperimentali nel campo delle misure meccaniche e termiche, sia le attrezzature necessarie per la conduzione dei principali processi di lavorazione meccanica. Le attrezzature hanno come fine sia l’insegnamento di discipline ricadenti nel settore dell’ingegneria industriale quali tecnologia meccanica, progettazione meccanica e misure meccaniche e termiche, sia l’esecuzione di prove sperimentali di supporto alle attività di ricerca del gruppo. Il laboratorio di ingegneria industriale può eseguire test per problemi inerenti le lavorazioni meccaniche e le metodologie di misura applicabili in campo industriale.

Il laboratorio può essere utilizzato anche per attività didattiche nell’ambito dei corsi di ingegneria.

Può ospitare fino a 15 studenti per volta ed è dotato delle seguenti strumentazioni utilizzabili a fini didattici: oscilloscopio digitale LeCroy WaveAce 2004, Alimentatore da banco +- 15V, Multimetro da banco Agilent34401A, Generatore di funzione da banco, Scheda di acquisizione NI USB-6001, Stazione saldante, Schede di prototipazione Breadboard, Kit di capacitori, Kit di resistori, Amplificatori operazionali, Sensori di temperatura superficiale, Pt100, Termocoppie K, Amplificatori Termocoppie K, Fluke 80TK adattatore termocoppie, Estensimetri, Cella di carico, Amplificatore estensimetri, Potenziometro rotativo di precisione, Potenziometri lineari, Encoder rotativo assoluto, Encoder rotativo incrementale.

Le attrezzature presenti sono:

• un banco prova per il controllo di dispositivi di accesso utilizzati in laparoscopia, noti come Trocar, risultato di un progetto di ricerca industriale recentemente terminato;
• un motore Stirling da 1.5 kW con bruciatore per la produzione combinata di energia elettrica e calore e relativi circuito idraulico e sistema di controllo, risultato di un progetto di ricerca industriale recentemente terminato;
• un reattore hot filament chemical vapor deposition per la deposizione di diamante;
• una macchina a letto fluido.

Per le suddette attrezzature sono presenti i seguenti servizi tecnici:

• impianto per gas tecnici: metano, argon, idrogeno;
• impianto di estrazione gas;
• impianto idraulico di mandata e scarico acqua;
• impianto elettrico per l’istallazione di attrezzature.

Attività Laboratorio di caratterizzazione energetica delle biomasse

Il DEIM ospita nei propri laboratori il CIRDER (Centro Interdipartimentale di Ricerca e Diffusione delle Energie Rinnovabili) dell’Università della Tuscia di Viterbo, che si occupa di ricerche nell’ambito delle energie rinnovabili con particolare riguardo all’utilizzazione energetica delle biomasse. La presenza all’interno del CIRDER del Laboratorio di caratterizzazione energetica della biomassa consente di progettare e ottimizzare impianti sia per la produzione di energia elettrica che termica che per la produzione di biocombustibili come biodiesel che biometano. In dettaglio il Laboratorio del CIRDER è specializzato nell’analisi dell’alimentazione ottimale per massimizzare la resa di impianti di digestione anaerobica grazie alle prove di biometanizzazione che è possibile realizzare.

Inoltre all’interno del laboratorio è presente un impianto pilota per la produzione di biofuel da olio vegetale, da utilizzare sia come combustibile per la produzione di energia elettrica e termica che come carburante. Il laboratorio può ospitare fino a 15 studenti per volta per lo svolgimento di attività didattiche.

In dettaglio presso il laboratorio di caratterizzazione energetica delle biomasse è possibile eseguire le seguenti analisi:

• contenuto di umidità della biomassa su base secca e su base umida, STUFA DIGITHEAT;
• potere calorifico superiore e inferiore biocombustibili solidi e liquidi, CALORIMETRO PARR 6200;
• contenuto in ceneri, FORNO A MUFFOLA ME320;
• contenuto totale di carbonio, idrogeno e azoto biocombustibili solidi e liquidi, LECO CHN 2000;
• densità dei biocombustibili solidi e liquidi, METTLER TOLEDO XS Excellence;
• viscosità dei biocombustibili liquidi, VISCOSIMETRO CAPILLARE;
• potenziale di biometanizzazione con metodo volumetrico, IMPIANTO PILOTA;
• domanda chimica di ossigeno (COD), FOTOMETRO;
• contenuto di solidi totali e solidi volatili, FORNO A MUFFOLA ME 320;
• proposte di correzione della dieta per il processo di digestione anaerobica,
• produzione di biodiesel da olio vegetale puro e da olio esausto, IMPIANTO PILOTA

Minidigestore per la prova del potenziale di biometanizzazione

Il digestore ha una configurazione molto simile ad un impianto reale in modo da garantire misurazioni il più fedeli possibile alla realtà di un impianto per la produzione di biogas. Il mini-digestore è costituito da:

• un reattore BATCH con un volume di 5 litri in acciaio inox
• un sistema di miscelazione,
• un sensore di pH, per il controllo costante dell'andamento del pH durante la reazione, sonda pH Hanna Instrument
• un sensore di temperatura, per controllo costante della T di reazione, Pt 100
• una pompa del vuoto, per generare il vuoto nel reattore
• camicia riscaldate
• un manometro, per il controllo della pressione all'interno del reattore collegato con la valvola per fuoriuscita del gas mediante controllo automatico. Questo consente lo scarico automatico del biogas presente nel reattore mediante apertura di una valvola
• un sistema volumetrico di raccolta del biogas
• controllo in continuo dei parametri di processo mediante sistema automatizzato realizzato mediante scheda compact DAQ della National Insrtument programmabile mediante l’ambiente di sviluppo LabVIEW

Impianto pilota produzione biodiesel da olio vegetale esausto

Si tratta di un impianto pilota per la produzione di biodiesel che consente di effettuare ricerche per l'ottimizzazione della reazione di transesterificazione al fine di ottenere Biodiesel a norma, EN 14214

I dati ricavati sperimentalmente sono alla base della realizzazione di un modello necessario alla simulazione della cinetica della reazione.

Il sistema è costituito da un rettore in acciaio inox della capacità di 100 litri poggiato su piattaforma di pesatura. Il reattore è dotato di sonde di temperatura, Pt 100 e pH, sonda pH Hanna Instrument per il monitoraggio in continuo dei parametri caratteristici della reazione.

L’olio vegetale, prima della fase di alimentazione al reattore, attraversa due filtri posti in serie per garantire l’eliminazione di tutti residui solidi.

Una volta filtrato l’olio è inviato, con l’ausilio di pompe elettriche ed apposite condutture, all’interno del reattore, dove viene riscaldato a 65^° C. Il metanolo (reagente) ed il sodio metilato (catalizzatore), precaricati in serbatoi dedicati, vengono miscelati all’olio. Il tempo di reazione è di 1 ora, al termine del quale i composti della reazione vengono fatti decantare. Al termine della decantazione dal fondo conico del reattore viene prelevato il glicerolo, e si provvede al lavaggio con acqua del biodiesel. Il sistema è completamente automatizzato, scheda compact DAQ della National Instrument programmabile mediante l’ambiente di sviluppo LabVIEW.