Veronafiere ottobre Gli atti dei convegni e più di contenuti su

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1 Veronafiere ottobre 2017 Gli atti dei convegni e più di contenuti su

2 Misure e metodi per migliorare l efficienza di un impianto di generazione e distribuzione di vapore in accordo con la ISO Ing. Marco Felli, Auditech CEO & Project Manager UT AIR/TT Level 3 ISO Ing. Adriano Carta Energy Manager UT AIR/TT Level 3 ISO

3 Auditech Chi Siamo Auditech s.r.l. è una Società di Ingegneria nata a Milano nel 2009 che, col supporto coordinato di aziende specializzate, si occupa di progettazione, servizi e consulenza nella Ingegneria di Manutenzione, nella Manutenzione Predittiva e nella Riduzione dei Costi nell Industria tramite efficientamento e diagnosi energetiche. 2

4 Auditech Chi Siamo AUDITECH, gestisce un approccio integrato di discipline Ingegneristiche e di tecnologie innovative di diagnostica evoluta, per essere partner affidabile per la cura degli impianti industriali. L ottimizzazione e la progettazione degli impianti di aria compressa, vapore, gas tecnici e degli impianti di co/trigenerazione realizzati da Auditech, mirano sempre all efficienza energetica e al rispetto dell ambiente. 3

5 Auditech - Il Nostro Approccio Progettazione e Ottimizzazione Efficienza Energetica ed Energie Rinnovabili Ingegneria di Manutenzione CMMS Manutenzione Predittiva Formazione 4

6 Ingegneria di manutenzione Il nostro approccio all'ingegneria di Manutenzione segue i principi guida della TPM /MP (Total Productive Maintenance) Prevenzione Monitoraggio Lavoro di Gruppo Multidisciplinare Auto-manutenzione Miglioramento continuo Logiche operative prevalenti: RCM, RAMS e RBI Strumenti di elezione sono: FMECA e LCCA 5

7 Manutenzione Predittiva Gli ingegneri Auditech hanno come caratteristica di eccellenza la capacità di interpretare e monitorare i segnali deboli correlati allo stato di affidabilità degli items controllati. Questo attraverso la rilevazione tramite Ultrasuoni, Termografia e Analisi delle vibrazioni. 6

8 Efficienza Energetica Fare Efficienza Energetica è uno dei mezzi più efficaci per ridurre i costi ed aumentare la competitività di un azienda. Il know how acquisito sui processi industriali ci permette di individuare i centri di maggior consumo energetico e quindi proporre interventi di risparmio energetico customizzati per ogni cliente. 7

9 Computerized Maintenance Management System CMMS Auditech affianca il Cliente, integrando i moduli di Planning & Scheduling, del CMMS in essere, con piani di monitoraggio e diagnostica precoce sviluppati in seguito ai controlli eseguiti ed alle rilevazioni effettuate. Auditech supporta il Cliente anche nell eventuale sviluppo ex-novo dei moduli di P&S in caso di CMMS in fase di implementazione. 8

10 Formazione Corsi di Ingegneria di Manutenzione progettati "su misura", per rispondere alle esigenze aziendali di ciascun cliente. Corsi per la qualificazione di ispettori certificati secondo norma UNI EN ISO 9712 con riferimento alle sugli Ultrasuoni Airborne, Termografia e Analisi Vibrazionale. 9

11 Centro d esame UT-AIR AUDITECH AUDITECH è il I centro d esame in Italia accreditato per la tecnologia UT-AIR. 10

12 Certificazione ISO Auditech crede fortemente che la qualificazione e la certificazione del personale secondo le normative ISO 9712 e ISO sia fondamentale per una manutenzione predittiva ai massimi livelli. 11

13 Steam Management Nella seguente presentazione si mostrerà un progetto di steam management gestito in ottica di ISO L analisi degli scaricatori di condensa è uno dei modi per fare efficienza su una linea di vapore. Quest attività, oltre ad avere tempi di ritorno inferiore ai 4 mesi, consente di analizzare in modo più accurato tutta la linea. Ampliando il raggio d azione è stato possibile evidenziare diverse inefficienze che il sito produttivo in questione non aveva mai tenuto in considerazione. 12

14 ISO 50001: In cosa consiste? Prima di presentare il caso si vuole accennare brevemente cosa sia l ISO La norma specifica i requisiti per creare, avviare, mantenere e migliorare un sistema di gestione dell'energia. L'obiettivo di tale sistema è di consentire al sito produttivo di perseguire, con un approccio sistematico, il miglioramento continuo della propria prestazione energetica. 13

15 ISO 50001: Funzionamento ISO si basa sul modello ISO. Tale sistema è stato adottato da più di un milione di organizzazioni in tutto il mondo che applicano norme come: ISO 9001 (gestione di qualità); ISO (gestione ambientale); ISO (sicurezza del cibo); ISO/IEC (informativa di sicurezza). In particolare, la norma ISO segue il processo Plan-Do-Check-Act", di miglioramento continuo del sistema di gestione energetica. Tali caratteristiche permettono alle organizzazioni di integrare la gestione dell energia, con gli sforzi complessivi per migliorare la gestione della qualità, del rispetto ambientale e di altre questioni affrontate dai sistemi di gestione aziendali. 14

16 Steam management: Case History Lo stabilimento alimentare in questione ci aveva incaricati per la sola ispezione degli scaricatori di condensa. Durante la fase di campo abbiamo identificato altri centri di saving. È stato deciso di effettuare un analisi accurata su tutto il sistema di generazione e distribuzione del vapore. In modo da poter quantificare il potenziale di saving dell intero impianto. 15

17 Situazione attuale dello stabilimento Ad oggi nell impianto non vi è un ritorno di condensa. Nella caldaia entra acqua di pozzo (T_media 20 C) ed esce vapore a 15 Bar. Il vapore viene poi utilizzato in impianto e la condensa viene scaricata a circa 100 C. Il costo totale per la generazione del vapore industriale è pari a: Di cui: /anno /anno dovuto al costo della componente energia del vapore; /anno dovuto a costi non proporzionali al contenuto energetico del fluido di lavoro. Sotto tale voce sono stati considerati i costi dell acquisto dell acqua, quelli relativi ai trattamenti per portarla in caldaia e della manutenzione generale delle caldaie e della linea. 16

18 Situazione attuale dello stabilimento La seguente tabella riassume i dati economici riguardanti la generazione del vapore. Dati economici Costo metano ( /smc) 0,320 Costo specifico vapore energia ( /ton) 24 Rendimento caldaia 0,9 Costo specifico non legato all'energia ( /ton) 6 Produzione stimata (ton/annue) Costo specifico del vapore ( /ton) 30 Ore di funzionamento (h/anno) Portata media (kg/h) Il vapore, prodotto ad alta pressione, viene laminato e utilizzato per soddisfare i fabbisogni delle utenze: Utenze T operative ( C) Fluido utilizzato Fluido consigliato Scottatura 100 Vapore Vapore Sterilizzatore/Pastorizzatore 80/120 Vapore Vapore Lavaggi 50/85 Vapore Acqua liquida Acqua per preparati 70 Vapore Acqua liquida Concentratore 100 Vapore Vapore 17

19 Temperature medie rilevate L indagine sugli scaricatori di condensa ha permesso, con l ausilio della termografia, di rilevare le temperature medie delle tubazioni di vapore. Il grafico sottostante mostra l andamento delle temperature degli scaricatori da quelle più basse a quelle più alte. Le temperature confermano quanto detto nella slide precedente. Il 20% degli scaricatori di condensa sono posizionati su linee che servono utenze a bassa temperatura e che sono compatibili con l impiego di acqua calda e non di vapore. Le temperature prossime ai 200 C sono compatibili con la generazione di vapore a circa 15 Bar. Quelle intermedie sono dovute sia ai diversi gradi di laminazione del vapore (dovute a valvole o a perdite di carico) che alle utenze che richiedono vapore a più alta temperatura (scottatura, sterilizzatore pastorizzatore e concentratore). 18

20 Concetto di steam management L indagine sul funzionamento degli scaricatori di condensa ha permesso di individuare diversi potenziali saving che verranno analizzati in questa presentazione. Sotto riportiamo le foto scattate durante l attività di monitoraggio con i relativi commenti. È importante ricordare che senza l attività di analisi degli scaricatori di condensa non si sarebbero trovati tutti gli altri centri di saving. Scarico di condensa La condensa viene scaricata a 100 C in ambiente Coibentazione Le tubazioni senza coibentazione dissipano una eccessiva quantità di calore Laminazione del vapore Razionalizzazione consumi Il vapore uscito dalla caldaia viene laminato per essere utilizzato nelle utenze Componenti danneggiati Vi sono componenti danneggiati che perdono vapore Scarichi di condensa manuali Vi sono scarichi manuali per eliminare condensa senza scaricatori Sfiati di vapore da valvole Apertura di valvole che sfiatano vapore in atmosfera Utilizzo di vapore ad alta pressione per riscaldare fluidi a bassa temperatura 19

21 Quantificazione dei potenziali saving Nella seguente slide si mostra il totale dell energia prodotta dalle caldaie e quanta di questa viene assorbita dai centri di saving riscontrati. Dal grafico si nota che della totalità dell energia prodotta ( GJ) solo il 58,3% (134,148 GJ) viene effettivamente impiegata dall impianto. Il resto viene dissipato in tutte le voci indicate nella slide precedente. 20

22 Quantificazione dei potenziali saving Lo stesso calcolo è stato fatto per i costi totali annui (sia la componente legata al costo dell energia che quella non proporzionale ad essa). Del totale di euro/annui una grande frazione viene persa. Da notare come la somma delle tre voci che riguardano lo scarico di condensa (scaricatori danneggiati, stima sugli scaricatori non ispezionati e scarichi manuali) valgono in totale euro annui. 21

23 Quantificazione dei potenziali saving Come è possibile vedere dai grafici della slide precedente sono emerse due tipologie di criticità: A) Criticità legate al processo produttivo B) Criticità legate all ottimizzazione della linea 1) Consumi non razionalizzati 1) Scaricatori di condensa 2) Scarichi di condensa 2) Assenza di coibentazione 3) Sfiati di vapore da valvole 3) Scarichi di condensa manuali 4) Laminazione del vapore 4) Componenti danneggiati 22

24 Quantificazione dei potenziali saving Nelle slide successive si mostreranno foto per far capire meglio le criticità emerse. Si presenteranno prima le criticità legate al processo produttivo (gruppo A) e successivamente quelle legate all ottimizzazione della linea (gruppo B). In termini assoluti, gli scaricatori di condensa, sono tra le prime 4 voci principali. 23

25 Scarico di condensa Data l assenza delle linee di ritorno della condensa, la totalità di essa viene scaricata in fognatura praticamente a 100 C. Le immagini sottostanti mostrano uno dei tanti scarichi presenti nel sito produttivo. Gruppo A I costi stimati dello scarico di tutta la condensa in ambiente è pari a: Costo Energetico annuo Costo non legato all energia annuo Costo totale annuo I costi non legati all energia sono così alti in quanto tutta la produzione di vapore che si trasforma in condensa viene scaricata. 24

26 Razionalizzazione dei consumi Durante l indagine sullo stato degli scaricatori di condensa, si è rilevato che alcuni processi utilizzano vapore ad alta pressione (15 bar) che viene poi laminato ed utilizzato per scaldare un fluido a temperature prossime ai 50 C. In questa categoria è compreso il vapore utilizzato per scaldare l acqua di lavaggio e per la preparazione dei prodotti. Gruppo A Macchina CCP1/CCP2 Scaricatori di condensa produzione acqua calda linea vetro I costi stimati di tutte le utenze che utilizzano vapore ma che potrebbero usare acqua calda è pari a: Costo Energetico annuo Costo non legato all energia annuo Costo totale annuo

27 Sfiati di vapore da valvole Sempre durante l ispezione si sono notati diversi sfiati legati al processo dovuto all apertura di valvole che rilasciano grosse quantità di vapore in atmosfera. Sfiato vicino Evaporatore esterno Sfiati vicino ai bollitori di rame Sfiati dei riempimenti fusti Gruppo A 26

28 Sfiati di vapore da valvole Sfiato esterno vicino alla linea brick Sfiato esterno linea vetro Sfiati valvola sterilizzatori Questi sfiati sono legati al processo produttivo e bisognerebbe indagare sulla possibilità di evitarli o almeno pensare ad un recupero del calore latente per la produzione di acqua calda. Il costo stimato di tutte queste utenze sono: Gruppo A Costo Energetico annuo Costo non legato all energia annuo Costo totale annuo

29 Condensa dovuta alla laminazione Il vapore a 15 bar non viene utilizzato direttamente ma laminato a diverse pressioni (come mostrano le differenti temperature degli scaricatori di condensa). La laminazione di vapore saturo comporta la formazione di condensa liquida, che viene eliminata dagli scaricatori e conseguentemente persa. Inoltre la condensa nelle tubazioni aumenta il rischio di colpi d ariete. Si stima che circa il 3% della massa del vapore condensi per via della laminazione. Il costo stimato della condensa prodotta dovuta alla laminazione è pari a: Gruppo A Costo Energetico annuo Costo non legato all energia annuo Costo totale annuo

30 Scaricatori di condensa Si fa presente che per il 41% degli scaricatori di condensa non c è stata la possibilità di analisi in quanto freddi o installati in posizioni non accessibili senza mezzi idonei. La metà di quelli analizzati hanno presentato un funzionamento anomalo. STATI SCARICATORE: LEGENDA: OK Scaricatore Buono BT Blow Thru (bloccato aperto) LLK Low leacking (Perdita 30%) MLK Middle leacking (Perdita tra 35% e 60%) HLK Hight leacking (Perdita 60%) RC Rapid cycling/motor boating PL Plugged (tappato) FL Flooded (allagato o sottodimensionato o T incompatibili con vapore) FR Freddi (temperature vicino a quella ambientale) NT Not tested (non testato) Gruppo B 29

31 Scaricatori di condensa La seguente tabella mostra la perdita annua stimata degli scaricatori di condensa. Per gli scaricatori non testati si è ipotizzato lo stesso tasso di guasto di quelli esaminati. Gruppo B LEGENDA: Numero % OK Scaricatore Buono 41 29% 0 0 BT Blow Through (bloccato aperto) 21 15% LLK Low leacking (Perdita 30%) 6 4% MLK Middle leacking (Perdita tra 35% e 60%) 6 4% STATI HLK Hight leacking (Perdita 60%) 2 1% SCARICATORE: RC Rapid cycling/motor boating 3 2% PL Plugged (tappato) 2 1% 0 0 FL Flooded (allagato o sottodimensionato o T incompatibili con vapore) 3 2% 0 0 FR Freddi (temperature vicino a quella ambientale) 31 22% 0 0 NT Not tested (non testato) 26 18% 0 0 TOTALE SCARICATORI: % STIMA DEGLI SCARICATORI DANNEGGIATI SUL TOTALE DI QUELLI FREDDI E NON TESTATI: 16 11% STIMA COSTO MANODOPERA E MATERIALE PAY BACK TIME STIMATO < 4 MESI Dagli scaricatori (effettivamente rotti e stima su quelli non ispezionati) è possibile allocare un costo di circa euro. Il PAY BACK TIME è minore di 4 MESI!! Portata persa Costo 30

32 I nostri report sugli scaricatori di condensa Il report è strutturato per essere completo e oggettivo. Contiene tutti i dati rilevati sul campo e i risultati delle analisi. Viene utilizzato in modo sinergico sia la tecnologia ultrasonica che la termografia per ottenere un report il più possibile OGGETTIVO. 31

33 I nostri report sugli scaricatori di condensa Oltre alle analisi termografiche e ultrasoniche viene evidenziata la tipologia di guasto e il payback associato alla riparazione, questo per valutare la fattibilità economica della sostituzione del componente 32

34 Tubazioni non coibentate Vi è un tratto di tubazione non coibentata che serve gli sterilizzatori ed il riempimento fusti. Anche quando queste utenze non richiedono vapore la linea è calda e l assenza di coibentazione produce condensa in modo continuo. La mandata principale non può essere chiusa in quanto sulla stessa tubazione è presente uno stacco che serve altre utenze. LEGENDA: Blu=linea non coibentata; Arancione=linea coibentata Nera=terza linea Il costo stimato delle tubazioni non coibentate è pari a: Costo Energetico annuo Costo non legato all energia annuo Costo totale annuo Gruppo B 33

35 Scarichi di condensa manuale Sono stati individuati degli scarichi di condensa manuali. Questi sono costituiti da tubi con valvole leggermente aperte che quindi sfiatano vapore e all occorrenza condensa. Durante l ispezione degli scaricatori di condensa ne sono stati individuati una ventina. Questi scarichi di condensa manuali dovrebbero essere sostituiti da scaricatori di condensa in modo da poter scaricare solo condensa e non vapore. Il costo stimato degli scarichi di condensa manuale è pari a: Costo Energetico annuo Costo non legato all energia annuo Costo totale annuo Gruppo B 34

36 Componenti Danneggiati Durante l indagine sono stati trovati diciassette componenti danneggiati. Il costo stimato della perdita di vapore dei componenti danneggiati è pari a: Costo Energetico annuo Costo non legato all energia annuo Costo totale annuo Gruppo B 35

37 Conclusioni Come si è visto tutti i centri di saving sono state quantificati pari al 44% della spesa energetica, per un totale di circa euro. Il recupero anche di una frazione di tale valore è un obiettivo interessante. 36

38 Conclusioni Al fine di continuare il processo di miglioramento continuo, in ottica di ISO 50001, bisognerebbe seguire i seguenti punti: 1) Installazione di una linea di ritorno di condensa o l impiego di alcuni sfiati di vapore da valvole/condensa per produrre acqua calda. 2) Riparazione degli scaricatori di condensa, sostituzione degli sfiati di vapore manuali e controllare gli scaricatori non testati. 3) Coibentare e razionalizzare le linee prive di isolanti termici 4) Abbassare la pressione di generazione del vapore portandola il più vicino possibile alla pressione di utilizzo delle utenze. 37