Un’installazione interessante

Bruker BioSpin AG: impiego di elio con Optipress


Il nuovo capannone di collaudo di Bruker BioSpin AG, a Fällanden, si distingue dalla maggior parte delle aziende industriali sotto molti aspetti. Innanzitutto fa freddo, anzi freddissimo. In secondo luogo, sono presenti campi magnetici che mettono subito fuori uso cellulari, orologi e carte di credito. Infine, nelle condutture in acciaio inossidabile Optipress della R. Nussbaum SA non circola acqua, ma – per la prima volta – elio.

Testo: Andreas Stettler, Olten / Foto: Roland Spring, Oberburg


Il progetto in sintesi
• Bruker BioSpin AG, Fällanden: Costruzione del nuovo capannone di collaudo F1-14
• Superficie: 800 m2
• Volume: 6'500 m3
• Messa in servizio: Aprile 2016
• Consegna al committente: Maggio 2016
• Volume di investimento: ca. 3 milioni CHF

Prodotti Nussbaum utilizzati    
• Optipress-Aquaplus
• Optipress-Therm
• Collettori in acciaio inossidabile prefabbricati su misura
• Diverse rubinetterie Nussbaum nel settore degli impianti idrosanitari e del riscaldamento

Partecipanti ai lavori di costruzione
• Committente: Bruker BioSpin AG, Fällanden
• Architettura e progettazione generale infrastruttura: Drees & Sommer Schweiz, Zurigo
• Pianificazione/esecuzione riscaldamento, ventilazione, climatizzazione e impianti idrosanitari: Klinova AG, Zurigo / Ganz Installationen AG, Volketswil


L’impresa ad alta tecnologia Bruker BioSpin AG, un’affiliata dell’azienda americana Bruker Corporation, sviluppa, produce e vende avanzatissimi apparecchi di misurazione analitica. Bruker, leader mondiale nel mercato della spettrometria di risonanza magnetica nucleare (RMN), realizza attrezzature che combinano magneti superconduttori ed elettronica ad alte prestazioni. I magneti raggiungono intensità di campo fino a 23,5 tesla (1 tesla corrisponde a 20.000 volte il campo magnetico terrestre). Il campo di frequenza dell’elettronica varia dai 300 ai 1.000 MHz. Gli apparecchi di Bruker trovano impiego in tutto il mondo presso università, laboratori di ricerca e stabilimenti di produzione nei settori chimica, biotecnologia e scienze naturali. A seguito delle numerose fasi di crescita e ampliamento attraversate dall’azienda è emersa la possibilità di eseguire in un nuovo capannone il montaggio finale e il collaudo dei magneti a campo ultra alto prodotti a Fällanden da quest’anno.

Requisiti tecnici ed economici nel centro
Il team di progettazione e installazione aveva il compito di alimentare con elio (He), azoto (N2) e aria compressa tecnica (tDL) le stazioni di lavoro e di prova – 10 unità con linee di alimentazione e 12 con linee di aspirazione – dislocate lungo la parete del capannone. A tale scopo, l’installatore ha montato sul soffitto tre condutture ad anello, a circa 10 metri di altezza, per l’erogazione delle tre sostanze in ciascuna postazione di lavoro sottostante. L’eccezionalità dell’installazione consiste nel sistema scelto. In base alla filosofia delle aziende appartenenti al consorzio preposto alla pianificazione e all’esecuzione del progetto – Ganz Installationen AG e Klinova AG – si è optato per un approccio innovativo: anziché perdere tempo nella ricerca di un sistema speciale, rischiando con ogni probabilità di andare incontro a spese eccessive o di non rispettare i requisiti tecnici, il direttore generale Patrick Moro ha analizzato con grande precisione le effettive esigenze del cliente e l’applicazione specifica. «Cerco sempre alternative pensando fuori dagli schemi», spiega Moro a motivazione della propria procedura. La soluzione è stata individuata nel sistema di distribuzione dell’acqua potabile Optipress-Aquaplus della Nussbaum.

Optipress è certificato per l’elio
Durante il processo produttivo, nei sistemi magnetici a risonanza nucleare alti oltre due metri, che rappresentano il cuore degli apparecchi per RMN a campo ultra alto, viene soffiata aria compressa per eliminare le impurità grossolane. In fase di collaudo, il sistema magnetico viene raffreddato con azoto ed elio liquidi a una temperatura appena superiore allo zero assoluto (-273,15 °C). La generazione di campi magnetici elevati è garantita solo dal rispetto di tali condizioni. Per non compromettere le sensibili misurazioni RMN, la temperatura nella sala di validazione viene impostata su 21 °C (sono tollerate solo oscillazioni minime non superiori a 0,5 K). Al fine di garantire che un processo ad alta tecnologia di questo tipo fosse alimentato con le sostanze adeguate, Patrick Moro ha esaminato attentamente le condizioni quadro – ad esempio, i requisiti del fornitore di gas – ed eseguito calcoli e verifiche con la massima scrupolosità. I modelli numerici applicati hanno fornito le seguenti conclusioni: pressione inferiore, portata volumetrica superiore, dimensioni ridotte dei tubi, da cui conseguono tempi di montaggio più brevi, un minore consumo di materiale e costi contenuti. È stato questo che ha consentito di prendere in considerazione in particolare la pressatura razionale dei raccordi. Un presupposto importante: i collegamenti Optipress sono certificati per l’elio.

Riutilizzo dell’elio in eccesso
Una rete di tubazioni separata raccoglie dai tubi Optipress l’elio liquido che evapora durante il collaudo degli apparecchi. Il gas di elio viene quindi convogliato sotto pressione elevata in bombole e/o serbatoi per gas. Una volta trattato, il gas può essere nuovamente liquefatto sul posto. L’elio in eccesso può essere rivenduto e riutilizzato impuro per applicazioni meno impegnative, ad esempio per gonfiare palloncini.

Dalla collaborazione alla soluzione
Per la scelta apparentemente non scontata di un sistema per sostanze non convenzionali Patrick Moro si è affidato anche all’esperienza della Nussbaum. La collaborazione ha gradualmente portato alla soluzione odierna, che consiste di tubi in acciaio inossidabile Optipress (1.4401) nelle dimensioni 15 – 54 mm per le condotte ad anello e le tubature di alimentazione, nonché di 108 mm per le linee di aspirazione. L’ufficio tecnico «Nussbaum Plantec» ha progettato e prefabbricato su misura i collettori in acciaio inossidabile saldati, ad esempio le linee di aspirazione dell’elio e le uscite posizionate al millimetro. Simili produzioni specifiche rappresentano l’integrazione ideale per il sistema di installazione di acqua potabile Optipress-Aquaplus, che presso Bruker viene utilizzato per la prima volta come conduttura per la distribuzione di elio.

Potenza termica di 120 kW    
Va infine ricordato che l’installazione è stata eseguita per il potente riscaldamento della ventilazione con Optipress-Therm della Nussbaum. A partire dalla sottostazione sono stati impiegati tubi in acciaio zincato Optipress-Therm di dimensioni 76 mm.