L'aria compressa è la "quarta fonte d’energia" pulita e accessibile nel settore alimentare e delle bevande dopo le tre principali di acqua, elettricità e gas naturale. L'affidabilità della sua fornitura dipende dalla pressione dell'aria, il che significa che anche piccole perdite possono determinare costi elevati.
Secondo la settima edizione del manuale Compressed Air & Gas Handbook (www.cac.org/education/handbook.aspx) pubblicata dal CAGI (Compressed Air & Gas Institute), "un'unica perdita di circa 10 mm in una conduttura d'aria compressa può costare a uno stabilimento dai 2.000 agli oltre 7.000 € l'anno. La localizzazione e riparazione delle perdite comporterà un risparmio significativo a seconda dei requisiti di pressione e dei costi energetici."
Applicazioni ad aria compressa negli impianti del settore alimentare e delle bevande
Negli stabilimenti di produzione di alimenti e bevande, molteplici compressori d'aria sono collegati tramite tubi per erogare aria compressa al fine di movimentare i prodotti, azionare utensili pneumatici o pompare liquidi per vari scopi nelle catene di produzione, nelle attività di imballaggio e in quelle di pulizia. Ecco alcuni esempi:
- Snack e ammortizzazione con azoto: il flussaggio con azoto viene utilizzato per riempire e ammortizzare le buste di snack delicati per evitare danni. L'ossigeno non viene utilizzato perché reagisce con i prodotti alimentari, soprattutto quelli realizzati con oli.
- Alimenti e igiene: l'aria compressa viene purificata e filtrata per garantire la sicurezza alimentare e mantenere il corretto punto di rugiada in pressione necessario per impedire la proliferazione microbica.
- Pelatura di frutta e verdura: nella preparazione per l'imballaggio, i getti d'aria pressurizzata pelano frutta e verdura in modo efficiente. L'aria compressa ad alta pressione viene utilizzata anche per tagliare gli alimenti come alternativa più pulita ai coltelli o alle lame.
- Birrifici, fermentazione e imbottigliamento: l'aria compressa aumenta i livelli di ossigeno per completare il processo di fermentazione batterica. I compressori d'aria riducono l'ossigeno residuo durante l'imbottigliamento e le bottiglie vengono lavate con anidride carbonica e riempite di birra utilizzando macchinari ad alimentazione pneumatica. Poiché i birrifici operano in ambienti caldi, i sistemi sono più vulnerabili alle perdite.
Le perdite d'aria in qualsiasi punto possono rallentare la produzione, compromettere la qualità del prodotto, creare problemi di sicurezza o contaminazione o tutti e quattro i problemi, con conseguente riduzione dei profitti.
I costi elevati e spesso nascosti delle perdite d'aria
L'aria compressa e i gas devono essere disponibili a una pressione specifica per raggiungere gli obiettivi di produzione, tuttavia molti stabilimenti accettano le perdite d'aria come costo legato all'attività commerciale. Le perdite percepite e udite facilmente possono costare molto.
Molteplici fattori associati alle perdite d'aria incidono negativamente sulla redditività:
- Perdita di efficienza: gli impianti ad aria compressa non sottoposti a manutenzione periodica dopo l'installazione potrebbero perdere dal 20% al 30% di aria compressa unicamente a causa delle perdite.
- Spese aggiuntive: la caduta di pressione viene spesso diagnosticata erroneamente come guasto alle apparecchiature, con conseguente investimento aggiuntivo in conto capitale in nuovi compressori d'aria.
- Tempi di inattività: la perdita di produzione dovuta a cadute di pressione o installazione di nuove apparecchiature richiede tempi di inattività delle apparecchiature e incide negativamente sulle tempistiche di produzione pianificate. Poiché i tempi di inattività non pianificati costano in media $200 al minuto, è fondamentale evitarli.
- Qualità dei prodotti: una pressione insufficiente causa la sigillatura difettosa degli imballaggi o la mancata conformità dei prodotti commestibili ai requisiti di uniformità di consistenza o sapore.
- Sicurezza dei prodotti: le perdite che causano contaminazione comportano costi elevati dovuti a sprechi, sanzioni per mancata conformità e danni alla reputazione.
- Impatto ambientale: gli impianti con perdite di aria e gas diventano inefficienti, incidendo di conseguenza sull'impronta ecologica delle aziende e impedendo loro di conseguire gli obiettivi di sostenibilità o ambientali.
Se l'impianto ad aria compressa è configurato con i comandi di avvio/arresto, avviare il compressore d'aria in assenza di fabbisogno dell'impianto, ovvero fuori orario o fuori turno. Effettuare quindi diverse letture dei cicli di funzionamento del compressore per determinare il tempo medio di scarico dell'impianto.
Metodi e tecnologia tradizionale per la riparazione delle perdite d'aria
I quattro metodi di rilevamento tradizionali includono:
- Suono: un sibilo indica la presenza di perdite, in tal caso di una perdita considerevole, dal momento che solo un livello sonoro superiore a 60 dBA può essere udito senza apparecchiature di rilevamento delle perdite. Poiché la maggior parte degli stabilimenti è rumorosa e spesso richiede una protezione per l'udito degli operai, l'ascolto delle perdite deve avvenire durante i tempi di inattività, tra un turno e l'altro, nei fine settimana oppure durante la manutenzione programmata.
- Acqua e sapone: i tecnici spruzzano acqua saponata sulle aree da cui si avvertono perdite udibili; il punto di perdita è quello in cui compaiono bolle d'aria. Questo metodo richiede tempo, non è affatto preciso e richiede una successiva pulizia, poiché la spruzzatura di acqua saponata crea un pericolo di scivolamento. In alcuni processi in assenza di polvere e protetti da contaminazione, questo metodo non è consentito.
- Rilevamento acustico agli ultrasuoni: durante un fermo-macchine, i tecnici muniti di cuffie eseguono la scansione dei potenziali punti di perdita con un riflettore parabolico o un accessorio di forma conica. Quando viene rilevato un rumore che indica la presenza di perdite, il tecnico passa a un dispositivo a forma di bacchetta che deve essere tenuto a qualche cm dalla perdita per individuarne la posizione esatta.
- Uso di esperti esterni: ingegneri o altri esperti vengono solitamente ingaggiati una volta all'anno per ridurre i costi e le interruzioni. Utilizzano una o tutte le tecniche tradizionali, nonché le riparazioni e i controlli eseguiti dai tecnici interni.
Nessuno di questi metodi è infallibile e la maggior parte richiede il fermo-macchine, con conseguenti perdite di tempo e denaro.
CASE HISTORY
Il test con la ii900 in un'azienda di torrefazione del caffè, ha consentito di individuare con facilità un’opportunità di risparmio energetico del 10%. Grazie alla telecamera acustica Fluke, si è riusciti ad identificare e contrassegnare agevolmente 52 perdite d'aria, anche in punti difficoltosi.
Lo studio
I progettisti di un'azienda di torrefazione del caffè hanno partecipato a uno studio pilota che utilizza la tecnologia delle telecamere acustiche in uno. La struttura, di circa 300.000 piedi quadrati, ospita un'area per la tostatura e l'imballaggio del caffè, un'area per la lavorazione a umido del caffè e un'area per la miscelazione e l'imballaggio del tè. Tutte le operazioni richiedono una corretta pressione dell'aria per completare in modo efficiente i processi.
In media, l'impianto utilizza da 1.000 a 1.600 piedi cubi al minuto (piedi cubi/min) di aria compressa al giorno. L'impianto dell'aria compressa dell'azienda, costituito da cinque compressori d'aria, per un totale di 585 CV, alimenta l'automazione e le tubazioni utilizzate per alimentare l'impianto di generazione dell'azoto dell'attività. L'azoto viene utilizzato per migliorare la qualità del caffè. Inoltre, il gas inerte viene utilizzato per la miscelazione del tè.
I risultati
Grazie alla telecamera acustica, il team ha identificato un potenziale risparmio energetico del 10%, in linea con il suo obiettivo di miglioramento della sostenibilità. Il nuovo approccio ha inoltre dimostrato come il team potesse semplificare il processo di rilevamento delle perdite d'aria, consentendo ai progettisti di continuare a far lavorare il personale sui prodotti anziché fermarsi per lunghi periodi per rilevare e riparare le perdite d'aria.
Visualizzazione delle perdite di aria con la tecnologia delle telecamere acustiche portatili
Un progresso nella tecnologia di rilevamento delle perdite sotto forma di telecamera acustica industriale portatile sta rendendo più agevole il rilevamento delle perdite ed evitando perdite di profitti.
La telecamera acustica introdotta da Fluke Corporation consente agli utenti di individuare e visualizzare le perdite d'aria su uno schermo a LED in tempo reale con un processo "punta e riprendi" che non richiede l'intervento di un tecnico specializzato. La telecamera acustica industriale Fluke analizza aree fino a 50 metri in condizioni industriali normali, mentre l’impianto è in funzione. Inoltre, il dispositivo rende più agevole l'individuazione delle perdite nei punti difficili da raggiungere o la distinzione tra più perdite all'interno della stessa area.
Javier Irazola, Global Product Manager
soluzioni per la Manutenzione Industriale
Fluke Corporation
