L’efficienza energetica è sempre stata una “materia prima” vitale nel settore manifatturiero, ma i recenti accadimenti hanno posto questa disciplina al centro dell’attenzione globale. Oggi più che mai le aziende manifatturiere non possono permettersi di sprecare un solo joule se possono evitarlo.
Naturalmente, l’efficienza energetica non consiste semplicemente nel ridurre al minimo i costi operativi o nel proteggere l’ambiente. Altri vantaggi chiave per i produttori includono la possibilità di prolungare la vita utile delle loro costose apparecchiature, aumentando al contempo la produttività e le prestazioni operative di fabbriche e impianti.
In pratica, un’attività che mira a migliorare l’efficienza energetica prevede la capacità di monitorare se i macchinari funzionano al massimo delle prestazioni e investiga se i motori e gli azionamenti siano sovraccarichi oppure lavorino al di sotto delle loro capacità. Ciò consente ai direttori di produzione e ai responsabili degli impianti di identificare eventuali sprechi che si verificano nei compressori d’aria, nelle apparecchiature di processo e nei sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria (HVAC), monitorando e massimizzando la qualità dell’energia fornita in ogni momento.
Le apparecchiature possono essere danneggiate o corrose in molti modi che non sono sempre ovvi o evidenti per l’occhio umano, con conseguente spreco di energia e senza che nessuno in fabbrica sia in grado di identificarne la fonte, o valutare di quanto sia l’entità degli sprechi che si stanno verificando. L’efficienza dell’impianto è così cruciale che può influire sul fatto che un produttore sia in grado o meno di soddisfare le esigenze dei clienti, la sua capacità di evadere gli ordini, la capacità di trattenere il personale, e quella di mantenere il vantaggio competitivo nel suo mercato di riferimento.
Nel settore manifatturiero, le aree chiave in cui è possibile ottenere guadagni di efficienza energetica sono elettricità, acqua, gas e aria. La maggior parte dei tempi di inattività può essere associata a questi fattori, se mal gestiti, a causa di danni o guasti alle attrezzature e nei processi di fabbrica. Entrando più nel dettaglio, i tecnici della manutenzione devono concentrarsi sull’efficienza delle batterie, sull’analisi energetica e sulla qualità complessiva dell’energia, nonché sull’identificazione rapida ed efficiente di eventuali perdite di aria, gas e di vuoto.
Tecnici e manutentori devono fare affidamento su apparecchiature di registrazione accurate in grado di memorizzare e condividere in tempo reale dati su energia, carico e qualità dell’energia fornita per ottimizzare le prestazioni. Armati di queste informazioni, le aziende manifatturiere possono ottenere un quadro più chiaro di quanto siano in salute i loro sistemi elettrici. Ciò consente ai team responsabili dei vari impianti di prendere decisioni informate su quali miglioramenti debbano essere apportati al fine di prevenire costosi danni alle apparecchiature e raggiungere l’obiettivo di massimizzare la produttività e l’efficienza.
È ormai ampiamente riconosciuto che una scarsa qualità dell’energia può portare le apparecchiature di produzione a comportarsi in modo imprevedibile e persino a guastarsi prematuramente. Se la qualità dell’alimentazione elettrica non viene controllata regolarmente, possono verificarsi problemi con motori, cavi, trasformatori, banchi di condensatori e quadri di comando e controllo. Essere in grado di verificare la qualità dell’alimentazione come parte di un programma di manutenzione ordinaria significherà molto per l’attività di identificazione dei problemi potenziali ed esistenti ed aiuterà ad affrontarli prima che causino guasti alle apparecchiature e costosi tempi di fermo della linea di produzione.
Un altro problema è che i livelli di qualità dell’alimentazione elettrica possono essere influenzati, per esempio, se in un impianto di produzione vengono installati nuovi e complessi macchinari che alterano le dinamiche dell’impianto stesso. Più complessa diventa una linea di produzione, maggiore è la probabilità che la scarsa qualità dell’energia fornita diventi un problema. Per contrastare questa complessità, è essenziale disporre di uno strumento per effettuare analisi della qualità dell’energia che risulti semplice e sicuro. Idealmente, il processo non dovrebbe richiedere una quantità di tempo rilevante da parte di personale critico all’interno di una fabbrica. Anche i tecnici di manutenzione meno esperti dovrebbero essere in grado di eseguire queste ispezioni e redigere rapporti con facilità.
L’analizzatore di qualità della rete elettrica Serie 1770 di Fluke consente alle aziende manifatturiere di migliorare la produttività e l’efficienza dei propri impianti. Lo strumento è in grado di misurare e analizzare automaticamente i parametri di qualità dell’alimentazione come lo sbilanciamento di tensione e corrente, fenomeni transitori, sfarfallii, dip e swell. Catturando i transitori di tensione ad alta velocità, l’analizzatore consente ai tecnici di mitigarne gli effetti per prevenire guasti alle apparecchiature. I risultati delle misure possono quindi essere condivisi immediatamente tramite Wi-Fi, Ethernet o rete GSM.
Il bello degli strumenti Serie Fluke 1770 è che, tra l’altro, combinano in un’unica unità palmare le capacità di risoluzione dei problemi, tipiche di uno strumento portatile, con le ampie capacità di analisi e registrazione di uno strumento per l’analizzatore della qualità della rete elettrica da laboratorio. Inoltre, lo strumento, che vanta le migliori specifiche della categoria, può essere alimentato direttamente da un circuito di misura, eliminando la necessità di una presa di corrente o di una prolunga separata.
Le perdite d’aria sono un problema serio in ogni ambiente di produzione, ma sono particolarmente problematiche nel settore alimentare e delle bevande quando si tratta di garantire la massima efficienza energetica possibile. Anche negli ambienti high-tech odierni, tecnici e responsabili di manutenzione ricorrono all’ascolto delle perdite o all’utilizzo della collaudata tecnica del sapone e dell’acqua. Ci sono evidenti inconvenienti con l’utilizzo di questi metodi, non ultimo la limitata possibilità di sentire il sibilo dell’aria che fuoriesce, in una fabbrica rumorosa, o raggiungere le tubazioni in aree pericolose o di difficile accesso, o ancora contrassegnare e registrare le perdite per la successiva riparazione.
Un’importante azienda tedesca di imbottigliamento di bevande analcoliche si era posta nuovi e severi obiettivi sulla riduzione delle emissioni di gas serra e ha posto particolare enfasi sulla riduzione delle emissioni indirette dovute al consumo di energia. Più specificatamente, l’azienda voleva ridurre al minimo la quantità di energia che stava sprecando a causa di perdite non rilevate nei suoi sistemi ad aria compressa. La società di produzione in questione ha stimato che l’utilizzo di strumenti specifici per identificare rapidamente le perdite aveva il potenziale per generare risparmi energetici annuali fino a 150.000 euro.
I test sono stati condotti utilizzando la telecamera acustica industriale ii900 di Fluke. La schiera di 64 microfoni altamente sensibili dello strumento ha dimostrato che era possibile anche per dei tecnici di manutenzione con poca esperienza ottenere dati accurati e in tempo reale riguardo a perdite di aria, gas e vuoto nei sistemi di aria compressa di quella fabbrica. I dati vengono visualizzati su un display LCD di facile lettura.
Oggi, l’azienda usa la telecamera acustica in modalità point-and-shoot per identificare rapidamente le perdite di aria compressa in aree recintate difficili da raggiungere, sistemi di tubazioni aeree e condutture, tubi, raccordi, manichette, flange e valvole nel miscelatore di CO2, nella produzione di sciroppo e sistemi di “clean in place“.
I manutentori, per approfondire un problema, non hanno più bisogno di scattare fotografie per passare l’informazione ai colleghi più esperti. Inoltre, non risulta più necessario fermare l’impianto in modo non pianificato mentre è in corso il processo di rilevamento delle perdite. La squadra di manutenzione può anche classificare le perdite in ordine di gravità, per redigere un programma degli interventi di manutenzione necessarie in base alla priorità e, una volta effettuate le riparazioni, i tecnici possono utilizzare nuovamente la telecamera acustica industriale Fluke ii900 per controllarle.
Il responsabile per l’energia dell’impianto di imbottigliamento ha commentato: “Questa tecnologia innovativa è stata acquistata per localizzare le perdite nei nostri sistemi ad aria compressa in tutto l’impianto e, grazie ad esso, abbiamo già ottenuto enormi risparmi energetici“.
In un altro esempio che utilizza la stessa apparecchiatura per l’imaging acustico, Genie (un marchio Terex, produttore globale di piattaforme di sollevamento con sede negli Stati Uniti) ha fissato l’obiettivo di diventare più efficiente dal punto di vista energetico rilevando e riparando le perdite. L’azienda ha stimato che ha un utilizzo tra 1.800CFM e 2.600CFM di aria compressa ogni giorno per far funzionare fino a 200 pinze e avvitatori per linea, nonché attrezzature che spostano grandi fogli da mezzo pollice di acciaio. Se la pressione dell’aria compressa fosse stata compromessa in qualsiasi modo, il risultato avrebbe potuto essere la perdita di fino a 200.000 parti.
Alcune perdite sono state trovate nei tubi situati in alto, in prossimità delle travi della fabbrica. Controllare i tubi e localizzare le singole perdite nel sistema è stato difficile e dispendioso in termini di tempo. Trovare una singola perdita può richiedere fino a 45 minuti, secondo il supervisore della manutenzione Josh Stockert. Stockert ha confermato che l’utilizzo dell’imaging acustico aveva portato la fabbrica a recuperare il 25,7% della capacità di aria compressa, il che rappresenta un risparmio energetico annuo di 48.754 USD. I risparmi sono stati accuratamente registrati da un analizzatore di rete elettrica trifase Fluke 3540 FC.
“Prima eravamo vicini al punto di massimo carico che il nostro sistema di compressione poteva affrontare”, ha detto Stockert. “Correggendo le perdite riscontrate utilizzando la telecamera acustica ii900, uno dei nostri quattro compressori è ora quasi sempre inattivo. Mi ci vogliono solo 30 secondi o un minuto per trovare una perdita d’aria con la telecamera acustica ii900. Alcuni giorni possiamo trovare e riparare 30 o 40 perdite in solo un paio d’ore. Inoltre, possiamo utilizzare la telecamera acustica ii900 durante le ore di produzione, quando il rumore è estremamente elevato, ma siamo ancora in grado di catturare le perdite a livello delle travi, fino a 6-9 metri di distanza”.
Le aziende manifatturiere che cercano di massimizzare l’efficienza energetica comprendono anche la necessità di effettuare ispezioni, test e tarature regolari sul vasto numero di apparecchiature per il controllo di processo in funzione nei loro stabilimenti. Le prestazioni degli strumenti elettronici possono cambiare nel tempo, a causa dell’esposizione dell’elettronica e dell’elemento primario di rilevamento a temperature e umidità variabili, nonché ad agenti inquinanti e vibrazioni. Un problema con il controllo di tali apparecchiature è che spesso hanno bisogno di lavorare continuamente e ai massimi livelli di affidabilità e precisione, il che significa che non è possibile interrompere la produzione per eseguire il processo di calibrazione.
Molte aziende sono passate all’utilizzo di calibratori multifunzione, che consentono di controllare in loco sensori e trasmettitori e altre apparecchiature essenziali in tutto l’impianto, e senza la necessità di un tecnico altamente qualificato per la calibrazione sul posto. Il calibratore di processo con funzione di documentazione Fluke 754 con comunicazione HART risolve questo problema svolgendo la funzione di diversi strumenti. Può fornire, simulare e misurare la pressione, la temperatura e i segnali elettrici con un unico dispositivo palmare. L’unità automatizza anche le procedure di calibrazione e acquisisce i dati, eliminando la pratica di documentare manualmente i risultati di calibrazione, come ancora oggi avviene in molte fabbriche.
Grazie ad una solida gamma di strumenti disponibili e alla capacità di massimizzare l’efficienza energetica in molte aree critiche del settore manifatturiero, è stato dato un notevole impulso al settore, aiutando le aziende a raggiungere i loro obiettivi di sostenibilità.
Articolo redatto da Mark Bakker, Field Application Engineer, Fluke
