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Misure e metodi per migliorare l'efficienza in un impianto di generazione e distribuzione vapore in accordo con ISO50001

Attraverso la diagnostica precoce si monitorano gli impianti di distribuzione e generazione di vapore. Questo ci permette di individuare tutti i punti di inefficienza per poi andarli ad ottimizzare in ottica di una richiesta di certificazione ISO 50001.

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Atti di convegni o presentazioni contenenti case history
MCM ottobre 2017 workshop

Pubblicato
da Benedetta Rampini
MCM 2017Segui aziendaSegui




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Estratto del testo
Veronafiere 18-19 ottobre 2017 Gli atti dei convegni e pi di 8.000 contenuti su www.verticale.net Cogenerazione Termotecnica Industriale Pompe di Calore 27 ottobre Cogenerazione Termotecnica Industriale Pompe di Calore Alimentare Alimentare Petrolchimico Alimentare 28 ottobre Alimentare Petrolchimico Alimentare Alimentare Petrolchimico Visione e Tracciabilit 28 ottobre Luce Energia Domotica LED Luce Energia Domotica LED Misure e metodi per migliorare l'efficienza di un impianto di generazione e distribuzione di vapore in accordo con la ISO 50001. Ing. Marco Felli, Auditech CEO & Project Manager UT AIR/TT Level 3 ISO 9712 ' 18436 Ing. Adriano Carta Energy Manager UT AIR/TT Level 3 ISO 9712 ' 18436 Auditech ' Chi Siamo Auditech s.r.l. una Societ 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. MCM Verona 2017 2 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. MCM Verona 2017 3 Auditech - Il Nostro Approccio Progettazione e Ottimizzazione Ingegneria di Manutenzione Manutenzione Predittiva Efficienza Energetica ed Energie Rinnovabili CMMS Formazione MCM Verona 2017 4 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 Ingegneria di manutenzione MCM Verona 2017 5 Gli ingegneri Auditech hanno come
caratteristica di eccellenza la capacit di
interpretare e monitorare i 'segnali
deboli' correlati allo stato di affidabilit
degli items controllati. Questo attraverso la rilevazione tramite
Ultrasuoni, Termografia e Analisi delle
vibrazioni. Manutenzione Predittiva MCM Verona 2017 6 Fare Efficienza Energetica uno dei mezzi pi efficaci per
ridurre i costi ed aumentare la competitivit 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. Efficienza Energetica MCM Verona 2017 7 MCM Verona 2017 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. Computerized Maintenance Management System CMMS 8 ' 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 18436 sugli
Ultrasuoni Airborne, Termografia e
Analisi Vibrazionale. Formazione MCM Verona 2017 9 AUDITECH il I centro d'esame in Italia accreditato per la tecnologia UT-AIR. Centro d'esame UT-AIR AUDITECH MCM Verona 2017 10 Certificazione ISO MCM Verona 2017 Auditech crede fortemente che la qualificazione e
la certificazione del personale secondo le
normative ISO 9712 e ISO 18436 sia fondamentale
per una manutenzione predittiva ai massimi livelli. 11 Steam Management MCM Verona 2017 12 ' Nella seguente presentazione si mostrer un progetto di steam management gestito in ottica di ISO 50001. ' L' analisi degli scaricatori di condensa uno dei modi per fare efficienza su una linea di vapore. Quest'attivit, oltre ad avere tempi di ritorno inferiore ai
4 mesi
, consente di analizzare in modo pi accurato tutta la linea. ' Ampliando il raggio d'azione stato possibile evidenziare diverse inefficienze che il sito produttivo in questione non aveva mai tenuto in considerazione. ISO 50001: In cosa consiste' La norma specifica i requisiti per creare, avviare, mantenere e migliorare un sistema di gestione dell'energia. L'obiettivo di tale sistema di consentire al sito produttivo di perseguire, con un approccio sistematico, il miglioramento continuo della propria prestazione energetica. MCM Verona 2017 13 Prima di presentare il caso si vuole accennare brevemente cosa sia
l' ISO 50001.
ISO 50001 si basa sul modello ISO. Tale sistema stato adottato da pi di un milione di
organizzazioni in tutto il mondo che applicano norme come: ' ISO 9001 (gestione di qualit);
' ISO 14001 (gestione ambientale);
' ISO 22000 (sicurezza del cibo);
' ISO/IEC 27001 (informativa di sicurezza). In particolare, la norma ISO 50001 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 qualit, del rispetto ambientale e di
altre questioni affrontate dai sistemi di gestione aziendali.
ISO 50001: Funzionamento MCM Verona 2017 14 Steam management: Case History MCM Verona 2017 15 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. 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. Situazione attuale dello stabilimento MCM Verona 2017 Ad oggi nell'impianto non vi un ritorno di condensa. Nella caldaia entra acqua di pozzo
(T_media 20C) ed esce vapore a 15 Bar. Il vapore viene poi utilizzato in impianto e la
condensa viene scaricata a circa 100C.
Il costo totale per la generazione del vapore industriale pari a: 2.550.000 '/anno Di cui: ' 2.076.996 '/anno dovuto al costo della componente energia del vapore; ' 473.004 '/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 Situazione attuale dello stabilimento MCM Verona 2017 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) 85.000 Costo specifico del vapore ('/ton) 30 Ore di funzionamento (h/anno) 6.000 Portata media (kg/h) 14.167 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 Temperature medie rilevate MCM Verona 2017 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 pi basse a quelle pi 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 200C 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 pi alta temperatura (scottatura, sterilizzatore pastorizzatore
e concentratore).
18 Concetto di steam management MCM Verona 2017 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'attivit di monitoraggio con i relativi commenti. importante ricordare che senza l'attivit di analisi
degli scaricatori di condensa non si sarebbero trovati tutti gli altri centri di saving.
Scarico di condensa 'La condensa viene scaricata a 100C in
ambiente Laminazione del
vapore
'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 Razionalizzazione
consumi
'Utilizzo di vapore ad alta pressione per
riscaldare fluidi a
bassa temperatura Coibentazione
'Le tubazioni senza coibentazione
dissipano una
eccessiva quantit di
calore 19 Nella seguente slide si mostra il totale dell'energia prodotta dalle caldaie e quanta di questa viene
assorbita dai centri di saving riscontrati.
MCM Verona 2017 Quantificazione dei potenziali saving Dal grafico si nota che della totalit dell'energia prodotta (230.103 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 Lo stesso calcolo stato fatto per i costi totali annui (sia la componente legata al costo dell'energia
che quella non proporzionale ad essa). Del totale di 2.600.000 euro/annui una grande frazione viene
persa.
MCM Verona 2017 Quantificazione dei potenziali saving 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
128.106 euro annui. 21 Quantificazione dei potenziali saving MCM Verona 2017 Come possibile vedere dai grafici della slide precedente sono emerse due tipologie di
criticit: A) Criticit legate al processo produttivo 1) Consumi non razionalizzati 2) Scarichi di condensa 3) Sfiati di vapore da valvole 4) Laminazione del vapore B) Criticit legate all'ottimizzazione della linea 1) Scaricatori di condensa 2) Assenza di coibentazione 3) Scarichi di condensa manuali 4) Componenti danneggiati 22 Quantificazione dei potenziali saving MCM Verona 2017 Nelle slide successive si mostreranno foto per far capire meglio le criticit
emerse.
Si presenteranno prima le criticit 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 Scarico di condensa MCM Verona 2017 Data l'assenza delle linee di ritorno della condensa, la totalit di essa viene scaricata in fognatura
praticamente a 100 C.
Le immagini sottostanti mostrano uno dei tanti scarichi presenti nel sito produttivo.
I costi stimati dello scarico di tutta la condensa in ambiente pari a: Costo Energetico annuo Costo non legato all'energia annuo Costo totale annuo ' 138.767 ' 408.475 ' 547.242 I costi non legati all'energia sono cos alti in quanto tutta la produzione di vapore che si trasforma in
condensa viene scaricata.
Gruppo A 24 Razionalizzazione dei consumi MCM Verona 2017 Durante l' indagine sullo stato degli scaricatori di condensa, si 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 50C. In questa categoria compreso il vapore utilizzato per scaldare l'acqua
di lavaggio e per la preparazione dei prodotti.
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 pari a: Costo Energetico annuo Costo non legato all'energia annuo Costo totale annuo ' 363.966 ' 94.601 ' 458.567 Gruppo A 25 Sfiati di vapore da valvole MCM Verona 2017 Sempre durante l'ispezione si sono notati diversi sfiati legati al processo dovuto
all'apertura di valvole che rilasciano grosse quantit di vapore in atmosfera.
Sfiato vicino Evaporatore esterno Sfiati vicino ai bollitori di rame Sfiati dei riempimenti fusti Gruppo A 26 Sfiati di vapore da valvole MCM Verona 2017 Questi sfiati sono legati al processo produttivo e bisognerebbe indagare sulla possibilit 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:
Sfiato esterno vicino alla linea brick Sfiato esterno linea vetro Sfiati valvola sterilizzatori Costo Energetico annuo Costo non legato all'energia annuo Costo totale annuo ' 103.850 ' 23.650 ' 127.500 Gruppo A 27 Condensa dovuta alla laminazione MCM Verona 2017 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 pari a: Costo Energetico annuo Costo non legato all'energia annuo Costo totale annuo ' 3.225 ' 14.190 ' 17.415 Gruppo A 28 Scaricatori di condensa MCM Verona 2017 Si fa presente che per il 41% degli scaricatori di condensa non c' stata la possibilit di
analisi in quanto freddi o installati in posizioni non accessibili senza mezzi idonei.
La met di quelli analizzati hanno presentato un funzionamento anomalo.
LEGENDA: STATI SCARICATORE: 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 Scaricatori di condensa MCM Verona 2017 La seguente tabella mostra la perdita annua stimata degli scaricatori di condensa. Per gli
scaricatori non testati si ipotizzato lo stesso tasso di guasto di quelli esaminati.
Dagli scaricatori (effettivamente rotti e stima su quelli non ispezionati) possibile allocare un costo di
circa 85.000 euro.
Il PAY BACK TIME minore di 4 MESI!! Gruppo B 30 Numero % Portata persa Costo OK Scaricatore Buono 41 29% 0 ' 0 BT Blow Through (bloccato aperto) 21 15% 1.567 ' 47.013 LLK Low leacking (Perdita =30%) 6 4% 115 ' 3.440 MLK Middle leacking (Perdita tra 35% e 60%) 6 4% 80 ' 2.415 HLK Hight leacking (Perdita = 60%) 2 1% 155 ' 4.644 RC Rapid cycling/motor boating 3 2% 237 ' 7.100 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 ' 0 141 100% 2.154 ' 64.612 16 11% 916 ' 27.494 STIMA COSTO MANODOPERA E MATERIALE ' 20.000 PAY BACK TIME STIMATO < 4 MESI LEGENDA: STATI SCARICATORE: TOTALE SCARICATORI: STIMA DEGLI SCARICATORI DANNEGGIATI SUL TOTALE DI QUELLI FREDDI E NON TESTATI: MCM Verona 2017 31 I nostri report sugli scaricatori di condensa Il report 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 pi possibile OGGETTIVO. MCM Verona 2017 32 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 fattibilit economica della sostituzione del
componente Tubazioni non coibentate MCM Verona 2017 Vi un tratto di tubazione non coibentata che serve gli sterilizzatori ed il riempimento fusti. Anche
quando queste utenze non richiedono vapore la linea calda e l'assenza di coibentazione produce
condensa in modo continuo. La mandata principale non pu essere chiusa in quanto sulla stessa
tubazione 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 pari a: Costo Energetico annuo Costo non legato all'energia annuo Costo totale annuo ' 42.347 ' 21.467 ' 63.815 Gruppo B 33 Scarichi di condensa manuale MCM Verona 2017 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 pari a: Costo Energetico annuo Costo non legato all'energia annuo Costo totale annuo ' 29.322 ' 6.678 ' 36.000 Gruppo B 34 Componenti Danneggiati MCM Verona 2017 Durante l'indagine sono stati trovati diciassette componenti danneggiati. Il costo stimato della perdita di vapore dei componenti danneggiati pari a: Costo Energetico annuo Costo non legato all'energia annuo Costo totale annuo ' 24.924 ' 5.676 ' 30.600 Gruppo B 35 Conclusioni MCM Verona 2017 Come si visto tutti i centri di saving sono state quantificati pari al
44% della spesa energetica, per un totale di circa 1.393.000 euro.
Il recupero anche di una frazione di tale valore un obiettivo
interessante.
36 Conclusioni MCM Verona 2017 37 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 pi vicino possibile alla pressione di
utilizzo delle utenze.
Al fine di continuare il processo di miglioramento continuo, in ottica di ISO
50001, bisognerebbe seguire i seguenti punti:


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