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Monitoraggio Consumi Aria Compressa, perché serve farlo? E soprattutto come farlo?

Il Monitoraggio Consumi Aria Compressa è uno degli argomenti più “caldi” negli ultimi tempi per le molteplici implicazioni che ha ed è anche oggetto di discussione in fase di stesura del budget tra la Direzione Tecnica, gli Operatori, l’Energy Manager e la Proprietà: molto spesso infatti si parte dall’idea che un qualunque sistema di monitoraggio consumi “non ne valga la pena”, oppure che “non possiamo modificare il nostro vecchio impianto” o anche “ci tiriamo addosso altre spese aggiuntive di manutenzione”….

L’aria compressa è utilizzata in diverse applicazioni quali attuazione e controllo di valvole e cilindri pneumatici fino ai centri di lavoro o ai singoli strumenti in produzione o officina. In alcuni impianti è utilizzata anche come mezzo di trasporto per materiale di tipo bulk o anche come gas di purga…in tutti i casi comunque non è gratuita e al di là di questo vengono riconosciute tre macroaree di interesse ad avere un network di aria compressa efficiente e sotto controllo:

Area Finanziaria
Area Ambientale
Area Operativa

Infatti il sistema di compressione e distribuzione dell’aria consuma più elettricità di qualsiasi altra apparecchiatura in impianto e per specifiche produzioni arriva fino al 20% del computo totale dei costi energetici di una società. Questo non deve sorprendere tenendo conto delle decine o magari centinaia di utenze sparse per l’impianto nonché i diversi compressori magari per compressioni di aria multi-reparto. Il monitoraggio consumi aria compressa è quindi fondamentale per individuare eventuali perdite oppure per capire dove sono stati lasciati macchinari attivi durante il week-end o a fine turno. O ancora per determinare se i compressori installati abbiano o meno una taglia che sia adeguata ai vari momenti di consumo o se non siano più necessari tutti in funzione contemporaneamente e quindi poter capire se possibile spegnerne uno.

Queste azioni di controllo riducono la spesa in corrente elettrica, diminuiscono l’impatto ambientale ed allungano la vita delle apparecchiature del sistema di compressione.

Ma quali sono i punti critici o meglio le opportunità di miglioramento per un reale efficientamento del sistema di distribuzione aria compressa?

Innanzitutto un controllo della pressione di esercizio veloce ed accurato permette di mantenere una pressione media più bassa senza sforzare il compressore all’infinito: minori fluttuazioni, banda di controllo più stretta e quindi nessuna ripartenza a caso: a parte il minor consumo elettrico anche il lifecycle della macchina viene esteso a minor costo. Il controllo della pressione è solitamente affidato ad un pressostato sul serbatoio di accumulo che, molto spesso, non ha la qualità necessaria per gestire centinaia e migliaia di “attacca-stacca”: basta un piccolo errore % sull’attivazione anticipata o chiusura ritardata e farlo cumulare per migliaia di cicli che immediatamente si capisce il danno finanziario ed operativo subito dallo stabilimento.

Sostituendo invece un comune pressostato con un pressostato Neo-Dyn equipaggiato, non dalla solita molla e sua conseguente deriva, ma dalla molla a tazza BelleVille, il set è assolutamente preciso ed immutabile negli anni, senza possibilità tecnica di derive o di falsi azionamenti.

Ovviamente quando si parla di Consumi Aria Compressa non si può prescindere dal controllo più naturale che si possa avere: una Misura di Portata efficiente ed accurata. D’accordo, ma come sceglierla? Sicuramente dobbiamo basarci su qualche considerazione, che cambia a seconda dell’impianto e delle sue condizioni:

Mi interessa misurare la portata d’aria in modo volumetrico alle condizioni di processo cioè in [m3/hr actual]? Oppure voglio una misura espressa in [Normal m3/hr, cioè riportati a 0 °C e 1 atm] o anche in [Standard m3/hr cioè riportati a 25°C o 15°C e 1 atm di pressione] ? O ancora, preferisco una portata massica espressa in [kg/hr]?
Sto progettando un impianto nuovo o vorrei fare un retrofit di un impianto esistente? Il layout delle tubazioni si può cambiare?
Posso portare l’alimentazione elettrica o lo strumento deve essere autonomo?
M’interessa un display locale che informi l’Operatore della portata puntuale e totalizzata? Oppure ho un DCS?
L’aria compressa è sufficientemente pulita e priva di condensato? O ho umidità all’interno?…

Ecco qualche proposta per un reale monitoraggio consumi aria compressa:

Flangia Tarata, il classico dei classici, funziona sempre ed è una delle soluzioni più economiche. Richiede diametri monte valle, non è precisissima, ha poco turndown, soffre la presenza di gocce di condensa.
Tubo di Pitot, sempre con principio di Bernoulli, ideale per i grandi diametri grazie alla sua installazione ad inserzione, non va bene con aria “sporca” o troppo ricca di condensa per via della presenza dei fori.
V-Cone & Wafer-Cone, anche loro basati sul principio di Bernoulli, non hanno bisogno dei diametri monte valle come i colleghi flange e pitot, turn-down 10:1 come minimo, la presenza di condensa o polvere non interferisce con la misura di portata. Per i layout “affollati”, per gli impianti più “anziani”, questa soluzione è un retrofit egregio e di qualità.

Questi flow elements producono tutti una Pressione Differenziale che va letta ed interpretata da un Trasmettitore di Pressione Differenziale che, dotato di indicatore locale, può fornire l’indicazione della portata fluente nella modalità più semplice possibile. Il segnale 4-20 può essere mandato verso il DCS, se presente, oppure verso un registratore locale paperless tipo PHF , dove la portata puntuale e totalizzata vengono registrate.

Per un monitoraggio consumi aria compressa più completo è possibile aggiungere anche dei trasmettitori locali di Pressione e Temperatura per misurare le condizioni del processo e riportarle ad un flow computer dedicato tipo il modello 515 GC-04 dedicato all’ aria compressa che, grazie alle equazioni di stato pre-integrate, riesce a compensare dinamicamente la portata actual restituendola Normalizzata [Nm3/hr], Standardizzata [Stdm3/hr] o Massica [kg/hr] e totalizzandola al suo interno.

Con aria secca e pulita, una efficace alternativa è rappresentata dai Thermal Mass Flowmeter, che oltre ad essere disponibili a tronchetto per i DN più piccoli, grazie al modello ad inserzione hanno un costo di investimento più ridotto e meno lavori meccanici sul piping. Questi strumenti, direttamente senza strumentazione secondaria aggiuntiva, restituiscono la portata di aria compressa Normalizzata [Nm3/hr], Standardizzata [Stdm3/hr] o Massica [kg/hr] e la sua totalizzazione. La versione con elettronica remota è comodissima per l’Operatore in campo che vede ad altezza uomo i valori della portata mentre il reale punto di misura si trova in quota.

Sempre per diametri piccoli e con aria compressa relativamente pulita, è disponibile la tecnologia di misura ultrasonica per aria modello FWD che, non presentando sensori ad inserzione, non ha nessun tipo di manutenzione nel corso degli anni oltre alla grande caratteristica di essere anche alimentabile a comuni batterie evitando quindi di tirare alcun filo in campo. Anche questo modello compensa automaticamente la Portata e la mostra sia istantanea che totalizzata sul largo display LCD.