Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/2972
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dc.contributor.advisorPicchio, Rodolfo-
dc.contributor.advisorSpinelli, Raffaele-
dc.contributor.authorDe Francesco, Fabio-
dc.date.accessioned2017-03-16T09:24:55Z-
dc.date.available2017-03-16T09:24:55Z-
dc.date.issued2016-06-27-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/2067/2972-
dc.descriptionDottorato di ricerca in Scienze e tecnologie per la gestione forestale e ambientaleit
dc.description.abstractIn recent years, the wood chips have been largely used by power plants of different kinds as biofuel in order to produce heat or electricity. The use of wood chip represents today a valuable solution to produce renewable energy. Since comminution is one of the most energetic intensive process in the biomass supply chain, optimization at this stage could improve the supply chain overall performance. Bibliography search reveals that optimizing knives managements may improve the machines’ capacity in terms of productivity, fuel efficiency and product quality as well. The goal of the present study is to provide information and a methodology to develop an objective criterion for the best time to replace the knives. A time study conducted at cycle level associated to the fuel consumption and to the product quality alongside the dulling action of two chippers was conducted for this purpose. The first chipper studied in to the field was Erjo OSW mod. 15-12, a super-heavy chipper designed for roadside chipping. The second chipper studied with the same methodology was Pezzolato mod. Allroad, a prototype of automotive industrial chipper, capable of both terrain chipping on flatlands arrangements and roadside chipping as well. The field data campaign consisted in a time motion study associated to fresh tonnes of chips produced (f.t.), to the fuel consumption, and other parameters in which engine torque have particular relevance. The product quality were also assessed by means sample keeping all along the machines activity and consequently associated to the cumulative fresh tonnes of product per knife set. The chippers were observed for a total of seventy (70) work cycles (chip vans), 7 knives sets, more than 2500 f. t. of product comminuted and approximately 70 hours of work, under operational condition. The field trials has been equally distributed between the machines surveyed and took place in three Italian regions: Tuscany, Emilia Romagna, Liguria and Piedmont. Results show the delay factor (DF%) is consistent with other studies: for ERJO is close to 50%; for Pezzolato, around 30 %. Erjo and Pezzolato reaches a productivity of about 80-90 f.t. PMH-1 and 22-31 f.t. PHM-1. The machine cost (€ SMH-1) without considering labor, were then calculated as 400 € SMH-1 for Erjo and 200 € SMH-1 for Pezzolato. The optimal point for knives substitution correspond to 5 € f.t.-1 after 270 f.t. processed and to 7,7 € f.t.-1after 60 f.t processed whit the same knives set, for Erjo and for Pezzolato respectively. The energetic input found is 1% of the total energy output (HHV of woodchips). Exhaust emission is than related to the product units in order to create a database for further analyses (such as LCA) on similar chippers. Future perspectives will be the building of a diagnostic tool, able to warn the operators, when the lowest maintenance cost, so as calculated in this study, is approaching. This will improve the overall efficiency helping contractors to reduce the emissions associated with comminution operation and to reduce the maintenance costs.en
dc.description.abstractNegli ultimi anni il legno sminuzzato o cippato è stato utilizzato sempre più come biocombustibile solido, in centrali elettriche, in centrali di cogenerazione e negli impianti di riscaldamento di grandi dimensioni. L’uso di cippato infatti è una valida alternativa per produrre energia da fonti rinnovabili. L’operazione di sminuzzamento però è considerata il procedimento più energivoro della filiera legno – energia. Per tale motivo un’ottimizzazione a tale stadio della catena di approvvigionamento del cippato può apportare una sensibile miglioria nella sua efficienza globale, sia in termini ecologici che in termini economici. La ricerca bibliografica ha portato alla luce una sostanziale mancanza di criteri oggettivi per la gestione dei coltelli (organi taglienti), infatti gli operatori decidono il momento ottimale della loro sostituzione bassandosi sull’esperienza. Per tale motivo il presente lavoro si prefigge l’obiettivo di effettuare il calcolo del momento ottimale della sostituzione dei coltelli fondandosi sul costo della manutenzione. Uno studio dei tempi è stato condotto seguendo due macchine cippatrici industriali: la prima, una cippatrice super-pesante, della ditta scandinava Erjo OSW, modello 15-12; la seconda, un prototipo di cippatrice semovente della ditta Italiana Pezzolato S.P.A, modello Allroad. I rilievi di campo, sulle due cippatrici presentate, sono stati effettuati durante l’esercizio delle macchine per una durata complessiva di 70 cicli, corrispondenti nello specifico a 7 ripetizioni (set di coltelli) e a circa 70 ore di attività. I cantieri erano dislocati in differenti regioni italiane: Toscana, Emilia Romagna, Liguria e Piemonte. I tempi morti, ottenuti nei risultati e calcolati come DF%, risultano in accordo con gli studi di lungo termine condotti su cippatrici industriali: per Erjo OSW è stato calcolato un valore di DF% = 50% con una produttività di 85 f.t. PMH-1; per Pezzolato invece, i tempi morti ottenuti hanno un’incidenza di circa il 30% con una produttività di 25 f.t. PMH-1 (f.t. = tonnellate di sostanza fresca; PMH ora di lavoro al netto dei tempi morti). Il costo orario della cippatrice ERJO OSW è molto alto (400 € SMH-1) e rispecchia un altrettanto alto livello di produttività oraria, mentre per Pezzolato il costo di esercizio calcolato è di circa la metà (200 € SMH-1) per una produttività di degno rispetto nei riguardi delle altre cippatrici di grossa potenza (200<P<400 kW). Lo scenario ottimizzato della sostituzione dei coltelli prevede di raggiungere il costo di 5 € f.t.-1 per Erjo OSW e 7 € f.t.-1 per Pezzolato; tali valori, individuati nella curva dei costi di manutenzione ottenuta tramite una regressione statistica, corrispondono ad una sostituzione dei coltelli dopo circa 270 f.t. per la prima e 60 f.t. per la seconda macchina. Gli inputs energetici da fonti fossili (MJ) calcolati tramite l’inventario di tutti i materiali da costruzione delle macchine (inputs indiretti) ed il carburante nonché gli olii impiegati (inputs diretti) durante il lavoro, corrispondono all’ 1% degli outputs costituiti, nel presente studio, dal potere calorifico superiore del cippato prodotto (MJ * kgss-1). Le emissioni di gas di scarico calcolate sono state inoltre presentate in una tabella e commisurate alle unità di prodotto in tonnellate fresche. Ciò permette di costituire base futura del calcolo dell’impatto della cippatura, al livello industriale, specifica per i modelli di cippatrici studiate. In conclusione il lavoro mostra una via per calcolare il costo minimo di gestione dei coltelli di una cippatrice. I possibili sviluppi futuri potrebbero essere rappresentati dalla implementazione di un sistema diagnostico, che tramite una spia dedicata, permetta di avvisare l’operatore addetto alla cippatura, nel momento in cui il punto di minimo costo venga raggiunto. Questo fornirebbe un valido supporto per poter ridurre i costi e le emissioni delle operazioni di sminuzzamento del legno.it
dc.language.isoenen
dc.publisherUniversità degli studi della Tuscia - Viterboit
dc.relation.ispartofseriesTesi di dottorato di ricerca. 28. ciclo-
dc.subjectComminutionen
dc.subjectKnives wearen
dc.subjectEnergy balanceen
dc.subjectCippaturait
dc.subjectUsura dei coltelliit
dc.subjectBilancio energeticoit
dc.subjectAGR/06-
dc.titleChipping operation optimization, energy and economic balance for a better environmental sustainabilityen
dc.title.alternativeSminuzzato: aspetti di ottimizzazione per l’incremento della sostenibilità ambientale ed economicait
dc.typeDoctoral Thesisen
dc.rights.accessRightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessen
item.fulltextNo Fulltext-
item.grantfulltextnone-
item.languageiso639-1en-
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_18cf-
item.openairetypeDoctoral Thesis-
item.cerifentitytypePublications-
Appears in Collections:Archivio delle tesi di dottorato di ricerca
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