Come aumentare efficienza e produttività degli impianti di aria compressa
Come aumentare efficienza e produttività degli impianti di aria compressa

L’aria compressa rappresenta la terza energia in ambito industriale. La vendita degli impianti relativi non si è mai fermata ed è cresciuta, dal 2012 a oggi, nell’ordine del 2-3% annuo in termine di volumi, soprattutto in seguito alla diffusione del cosiddetto sistema “variable speed”. Infatti, i compressori a velocità variabile regolano automaticamente la velocità in base alla domanda di aria, riducendo al minimo il consumo di energia e raggiungendo una flessibilità ottimale soprattutto in presenza di flussi produttivi discontinui.

Quanto pesa l’aria compressa sui consumi energetici

Il tema del risparmio e dell’efficientamento energetico è divenuto ormai centrale per qualsiasi tipologia d’impresa. Secondo dati della FIRE, la Federazione italiana per l’uso razionale dell’energia, l’aria compressa ha un peso sui consumi elettrici delle utenze industriali che varia da pochi punti percentuali fino a più del 20%. Tanto che, nel ciclo di vita di un impianto, l’energia elettrica consumata rappresenta all’incirca il 75% del costo complessivo, a fronte di un 18% imputabile all’acquisto dello stesso. Ciò non toglie che il suo utilizzo, in diversi settori aziendali e in svariate fasi produttive, sia tuttora assai ampio, come ricorda la Federazione. In particolare, nelle seguenti attività:

  • Trasporto merci o per cuscini ad aria in utensili ad alta precisione
  • Asciugatura
  • Controllo di processo
  • Alimentazione di attrezzi
  • Comandi
  • Presse
  • Spruzzatori
  • Stampaggio
  • Imbottigliamento

L’importanza dei dati per analizzare i processi e non solo gli impianti

Un impiego così esteso dell’aria compressa vede il mercato dei fornitori di impianti fra i 30 e i 90 kW rimanere sostanzialmente stabile, mentre per quelli di kW superiori ai 90 si assiste a un lieve rallentamento a motivo dei cospicui investimenti che comporta. Inoltre, detto mercato tende ormai a concentrarsi su soluzioni che aumentino produttività ed efficienza delle macchine, puntando ad esempio a migliorare le prestazioni tramite inverter o ad adottare sistemi di gestione e controllo avanzati. Con una lacuna fisiologia, tuttavia, che deriva dal fatto che i fornitori sottolineano quasi esclusivamente le capacità prestazionali del singolo impianto, senza riuscire a intercettare l’esigenza delle aziende: capire che cosa stia avvenendo, ed eventualmente come migliorare, nell’intero processo o nella sala compressori. Un’ottimizzazione energetica complessiva, infatti, passa dall’analisi di generatori, trattamento aria, filtrazione, dispositivi di regolazione di linea, scaricatori della condensa ecc. Il che oggi, con l’avvento della logica di Industry 4.0, non solo è possibile, ma anzi è auspicabile. Perché una delle principali applicazioni della fabbrica 4.0 è quella della interconnessione dei dati, all’interno del ciclo produttivo, grazie ai quali tutte le informazioni sul funzionamento di impianti e processi sono disponibili. Situazione delle macchine e variazioni dei consumi al variare dei carichi produttivi, così, non hanno più segreti. E possono essere osservati sotto la lente di appositi modelli predittivi che utilizzano carte CuSum.

Come risparmiare sulla centrale di generazione e sul singolo compressore

Per comprendere come i modelli predittivi possano contribuire a individuare un problema e a trovare la soluzione ad hoc si possono portare due esempi concreti.

Nel primo caso, l’analisi si è focalizzata sulla centrale di generazione e sull’energia elettrica consumata dall’intero parco compressori in funzione dell’aria erogata globalmente. Si sono raccolti i dati giornalieri riferiti ad alcuni mesi di funzionamento, nonché quelli relativi all’energia elettrica consumata dai singoli compressori per monitorare le sequenze di accensione. È emersa una inadeguata sequenza di accensione dei compressori, rilevata per l’evidenza che il primo gruppo ad avviarsi era quello che la CuSum segnalava come il meno efficiente. È bastato cambiare la sequenza di avviamento dei gruppi per conseguire un risparmio del 10% sul consumo elettrico annuale dell’impianto di compressione dell’aria.

Nel secondo esempio, il modello si è concentrato sul singolo compressore e sull’energia elettrica consumata nello specifico in funzione dell’aria compressa erogata. Dopo solo un mese, è stato riscontrato un malfunzionamento causato dall’intasamento del filtro dell’aria. L’intervento di manutenzione successivo ha ottenuto un 7% di risparmio sul consumo elettrico annuale del compressore.

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