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Misure, metodi e risultati per migliorare l'efficienza di un impianto di aria compressa da 1MW in ottica EPC

Ingegneria Integrata ed efficienza estesa
Approccio all'Ingegneria di Manutenzionesegue i principi guida dellaTPM/MP
Manutenzione Predittiva
Efficienza Energetica
Computerized Maintenance Management System CMMS
Energy Performance Contract (Contratto di Rendimento Energetico)
Case History: Sala compressori da 1 MW

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Atti di convegni o presentazioni contenenti case history
MCM ottobre 2018 Metodologie e tecniche di ingegneria di manutenzione: best practices, software gestionali e tecnologici, servitizzazione

Pubblicato
da Benedetta Rampini
MCM 2018Segui aziendaSegui




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Estratto del testo
Veronafiere 17-18 ottobre 2018 Vi aspettiamo a mcT Petrolchimico Milano, 29 novembre 2018 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 Tracciabilità 28 ottobre Luce Energia Domotica LED Luce Energia Domotica LED Petrolchimico Alimentare Petrolchimico Petr Ing. Marco Felli Auditech CEO Level 3 ISO 9712 ' 18436
Dott. Paolo Merlini Air Company CEO
Ing. Carlo Masciovecchio EGE COAF Misure, metodi e risultati per migliorare l'efficienza di un impianto di aria compressa da 1 MW in ottica EPC. 2 Auditech ' Chi Siamo MCM Verona 18 Ottobre 2018 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. 3 Auditech ' Chi Siamo MCM Verona 18 Ottobre 2018 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. 4 Auditech - Il Nostro Approccio MCM Verona 18 Ottobre 2018 Progettazione e Ottimizzazione Ingegneria di Manutenzione Manutenzione Predittiva Efficienza Energetica ed Energie Rinnovabili CMMS Formazione 5 Ingegneria di manutenzione MCM Verona 18 Ottobre 2018 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 6 Manutenzione Predittiva MCM Verona 18 Ottobre 2018 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. 7 Efficienza Energetica MCM Verona 18 Ottobre 2018 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. 8 Computerized Maintenance Management System CMMS MCM Verona 18 Ottobre 2018 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. 9 Formazione MCM Verona 18 Ottobre 2018 ' 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. 10 Centro d'esame UT-AIR AUDITECH MCM Verona 18 Ottobre 2018 AUDITECH è il primo centro d'esame in Italia accreditato per la tecnologia UT-AIR e Termografia. 11 Certificazione ISO MCM Verona 18 Ottobre 2018 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. 12 Auditech e PoliMi MCM Verona 18 Ottobre 2018 Da anni guidiamo gli ingegneri di domani nel percorso di laurea Presentazione COAF srl Carlo Masciovecchio
Ingegnere elettrotecnico
Master in energy manager
Certificato EGE UNI 11339
La COAF SRL è una ditta di costruzioni ma con una nuova prospettiva Progettare, riqualificare e gestire l'ambiente costruito, pensato per l'uomo, nel massimo rispetto per le risorse naturali ed economiche Progettazione - E.S.Co - Edilizia Scommessa sull'edilizia sostenibile MCM Verona 18 Ottobre 2018 Per poter realizzare impianti tecnologicamente innovativi e portare efficienza nelle costruzioni la COAF si è dotata di personale tecnico e certificata come ditta di servizi energetici ESCo = Energy service company ' ottimizzazione servizio aria compressa
' sostituzione di motori e azionamenti
' produzione efficiente di freddo MCM Verona 18 Ottobre 2018 GREEN CONSTRUCTION CONSULTING S.R.L. GCC è una società di servizi che si occupa di: ' Implementazione di protocolli di sostenibilità
' (esempio LEED® WELL®, Level(s), ENVISION®)
' Studi di ottimizzazione e di fattibilità nel campo dell'efficientamento industriale e civile ' Mappatura della sostenibilità dei prodotti MCM Verona 18 Ottobre 2018 17 Contratto EPC MCM Verona 18 Ottobre 2018 Difficoltà : ' Gestione del rischio ' Gestione della sicurezza ' Monitoraggio dell'evoluzione e azioni di controllo Energy Performance Contract (Contratto di Rendimento Energetico) In cosa consiste : ' Utilizzare il risparmio economico derivante dall'intervento di efficientamento
per finanziare l'intervento stesso e dare remunerazione a tutti i soggetti
coinvolti
I soggetti coinvolti : ' Cliente industriale da efficientare ' Ditta ESCo che esegue l'intervento ' Eventuale finanziatore terzo 18 Contratto EPC MCM Verona 18 Ottobre 2018 Perché fare questo tipo di contratto'
Vantaggi:
' annullamento o riduzione degli oneri finanziari
per il cliente
' gestione dei rischi tecnici e finanziari ' garanzia di risultato ' analisi accurata ' gestione dell'evoluzione ' viene incentivata la QUALITÀ 19 Fasi intervento efficientamento MCM Verona 18 Ottobre 2018 Fasi eseguite dell'intervento di efficientamento dei sistemi di produzione distribuzione e utilizzazione dell'aria compressa ' Contatto iniziale;
' Acquisizione dati misure e verifiche;
' Elaborazione della proposta;
' Contratto EPC;
' Installazione sistema di monitoraggio controllo e segnalazione;
' Ricerca perdite con analisi strumentale ultrasuoni Airborne;
' Analisi dei dati monitoraggio, risultati della fase di ricerca e decisione degli interventi; ' Fase di riparazione delle perdite e gestione degli scarichi; 20 Fasi intervento efficientamento MCM Verona 18 Ottobre 2018 Fasi da eseguire dell'intervento di efficientamento dei sistemi di produzione distribuzione e utilizzazione dell'aria compressa ' Formazione del personale;
' Aggiornamento del sistema di monitoraggio con funzioni di controllo diagnostica e allarme; ' Spostamento di parte della produzione su livello inferiore di pressione; ' Analisi ciclo produttivo e passaggio delle utenze da AP a BP;
' Razionalizzazione delle utenze improprie/ottimizzabili note;
' Mantenimento delle performance e riduzione del consumo base e miglioramento della regolazione; 21 L' aria compressa è una utility molto diffusa nel mondo industriale.
E' un vettore energetico da controllare in quanto ha: ' Un'elevata incidenza sul consumo energetico totale. Fino al 40% di tutta l'energia elettrica consumata da un sito produttivo può essere destinata alla sala compressori*; ' Un'elevata diffusione. L' 11% di tutta l'energia consumata per usi industriali in Italia è dovuta all'aria compressa*; ' Costo significativo. Il costo dell'aria compressa può variare tra i 0,020 a 0,035 '/Nm3; ' Grande potenziale di efficientamento energetico. Il 32.9% di tale energia potrebbe essere risparmiata. Solamente in Italia, il potenziale risparmio si attesta tra i 13,7 e i 16 TWh/annui (2009)*. *Fonte: Compressed air systems in the European Union, 2001, studio del Fraunhofer Institute, ADEME, ECE, Università degli studi dell'Aquila; PAVIA chiama Kyoto: i sistemi aria compressa ed il potenziale di risparmio energetico ' Università degli Studi di Pavia 16 Febbraio 2011 Norma Anglani. Aria compressa: Potenzialità di risparmio MCM Verona 18 Ottobre 2018 22 Come ci muoviamo MCM Verona 18 Ottobre 2018 Misura preliminare ' Fase 1: Misurazione. Consiste nel rilevare i consumi elettrici e la produzione di aria compressa della sala compressori. Leak management ' Fase2: Leak Management. In questa fase si affronta: la gestione delle perdite di aria compressa, usi impropri e la progettazione di soluzioni per
efficientare le linee di distribuzione dell'aria compressa. Progetti di Energy Saving ' Fase3: Progetti di Energy Saving. In questa fase si sviluppano progetti di saving che sono legati all'attività di campo della leak detection. Controllo ' Fase4: Controllo delle performances. Analisi e monitoraggio per mantenere e migliorare le prestazioni. 23 Case History: Sala compressori da 1 MW MCM Verona 18 Ottobre 2018 Il caso di studio presentato riguarda un'azienda che ha più di 1 MW di potenza impiegata per la produzione di aria compressa. Presenteremo ora i risultati ottenuti e la metodologia utilizzata per ottenerli fase per fase. 24 Fase 1: Misura Preliminare MCM Verona 18 Ottobre 2018 Il primo passo per identificare le migliori soluzioni di efficientamento
energetico è quello di effettuare una "fotografia" della produzione
della sala compressori.
PRESTAZIONI REALI SALA COMPRESSORI Consumi elettrici Portata velocità Pressione Temperatura Umidità 25 Fase 1: Misura Preliminare MCM Verona 18 Ottobre 2018 Pressione Portata Velocità Analisi
del flusso Al fine di ottenere una baseline e per monitorare i risultati, nello stabilimento in questione
sono stati installati misuratori di: portata, pressione, temperatura e consumo elettrico delle
sale compressori.
26 Dati forniti dal sistema di misura MCM Verona 18 Ottobre 2018 La seguente tabella mostra una sintesi dei parametri medi delle due sale
compressori prima presentate. I dati sono stati misurati dalla strumentazione
installata in campo.
Grandezza Sala Centac Sala Mattei TOT Pressione media [bar] 5,84 5,79 - Portata media [Nm3/h] 9.237 2.578 11.815 Potenza media [KW] 928 303 1.231 consumo specifico medio [KWh/100Nm3] 10,049 11,770 10,425 27 Fase 2.1 Leak detection con ultrasuoni Fase 2.2 Rilevazione usi impropri/Indagine opportunistica Fase 2.3 Etichettatura e quantificazione della portata di ogni singola perdita/uso improprio Fase 2.4 Valutazione dei costi PBT= 6 MESI Fase 2.5 Interventi/Riparazioni Fase 2.6 Monitoraggio/Controllo delle performance Miglioramento continuo Fase2: Leak Management Il Leak Management è per noi una disciplina mentale ancor prima
che tecnica.
MCM Verona 18 Ottobre 2018 28 Spray rilevamento perdite Ascolto Rilevatore
acustico ad
ultrasuoni
Tecnologia PRO CONTRO Ascolto ' Identifica solo perdite grandi
(udibili)
' No formazione ' Non identifica perdite medio/piccole ' Impianto fermo ' Ambiente silenzioso ' Poco versatile Spray ' Individua perdite di tutti i tipi ' No formazione ' Affidabile ' Lunghi tempi d'ispezione ' Poco versatile Ultrasuoni ' Affidabile ' Versatilità ' Precisione di localizzazione ' Ispezione con impianto in marcia ' Individua perdite di tutti i tipi ' QUANTICAZIONE ' Formazione degli operatori ' Costo della strumentazione non
trascurabile
Fase 2.1: Leak Detection MCM Verona 18 Ottobre 2018 29 Fase 2.1: Valore aggiunto del personale qualificato MCM Verona 18 Ottobre 2018 Rilevazione e STIMA delle perdite Interne alla macchina in ambiente rumoroso 30 MCM Verona 18 Ottobre 2018 Fase 2.1: Valore aggiunto del personale qualificato Grazie alla collaborazione con il politecnico di Milano, Auditech è riuscita a
migliorare l'accuratezza del proprio stimatore. Una migliore accuratezza della
stima significa risultati assicurati.
31 Risultati Leak Detection MCM Verona 18 Ottobre 2018 PICCOLA MEDIA GRANDE TOTALE Tipologia [n° perdite] 230 117 129 476 48% 25% 27% 100% Perdita stimata [Nm3/anno] 1.712.562 2.767.193 7.850.543 12.331.738 14% 22% 64% 100% Costo Perdita stimata ['/anno] ' 15.103 ' 24.403 ' 69.232 ' 108.738 N.B. la linea di aria compressa è stata considerata operativa per 8.000 ore all'anno.
Conseguentemente la stima della portata persa per le perdite è stata calcolata utilizzando tale
valore. È stato considerato un costo dell'aria compressa di 0,009 '/Nm3. Il dato è stato calcolato
considerando:
' Consumo specifico sala compressori 0,1043 kWh/Nm3;
' Costo elettricità di 0,075 '/kWh;
' Costo legato alla manutenzione stimato della sala compressori di 0,001 '/Nm3. 32 La fase di leak detection è fondamentale in quanto è in questo momento che si
capisce quali ulteriori attività è possibile proporre al sito. L'analisi viene
effettuata contemporaneamente all'attività di leak detection dell'aria compressa
e comporta diverse analisi:
MCM Verona 18 Ottobre 2018 Pressione di
esercizio
'Controllo pressione di linea e delle
macchine Perdite di carico
linea
'Controllo delle cadute di pressione
sulla linea Censimento Usi
impropri
'Classificazione e stima della portata
impiegata Recupero di
calore
'Verifica possibilità di sfruttare il calore
dissipato dal
compressore Produzione di
azoto dall'aria
'Verifica della convenienza
dell'autoproduzione
di azoto da aria
compressa Fase 2.2: Altre attività collegate alla leak detection 33 Fase 2.2: Analisi degli usi impropri o ottimizzabili MCM Verona 18 Ottobre 2018 Le inefficienze dell'impianto, che non rientrano nella categoria delle
perdita di aria compressa, sono state suddivise in: ' Usi impropri: soluzione temporanea/tampone utilizzata per soddisfare un'emergenza della produzione ma che poi non è stata
ingegnerizzata. ' Usi ottimizzabili: per soddisfare un'esigenza produttiva si utilizza una tecnologia obsoleta, inefficiente o sostituibile con una
soluzione che consente di risparmiare energia elettrica (per
esempio transizione da aria compressa AP ad aria compressa BP
oppure soffiata). 34 Fase 2.2: Stima degli usi impropri o ottimizzabili MCM Verona 18 Ottobre 2018 Contemporaneamente all'attività di leak detection, sono stati individuati numerose utenze
improprie o ottimizzabili. Queste utenze sono state stimate utilizzando: ultrasuoni, tubo di Pitot
e misure di pressione con manometro digitale. Dalla stima di calcolo si evince che questi usi
determinano un consumo di circa 60.000.000 Nm3/annui. Conseguentemente, trovare un modo
per ridurre il consumo elettrico di queste utenze risulta di fondamentale importanza per ridurre i
consumi elettrici.
35 Fase3: Progetti di Energy Saving MCM Verona 18 Ottobre 2018 L'attività di leak management ha portato evidenziato la presenza di diverse criticità che verranno affrontate nella seconda fase del piano di efficientamento. 15% 85% POTENZIALE DI SAVING SECONDA FASE Saving Consumo utile Si presenteranno 3 esempi di
utenze improprie/ottimizzabili
con una previsione di ulteriore
risparmio stimato nel 15% dei
60.000.000 Nm3/annui.
Pari a circa 70.400 '/anno
36 Fase3: Raffreddamento non ottimizzato MCM Verona 18 Ottobre 2018 Le seguenti immagini mostrano delle utenze che servono per raffreddare i manufatti di
vetro. Tutte queste utenze impiegano aria compressa e possono essere facilmente
ottimizzabili grazie ad ugelli appositamente studiati.
37 Fase3: Esempio di uso improprio MCM Verona 18 Ottobre 2018 Le seguenti immagini mostrano il raffreddamento ad aria compressa
a 6,5 Bar di alcune telecamere. Tali dispositivi erano stati pensati per
essere alimentati ad acqua ma, per esigenze produttive, erano state
alimentate ad aria compressa. Tale configurazione purtroppo è
diventato definitivo. 38 Fase3: Assenza degli scaricatori di condensa MCM Verona 18 Ottobre 2018 Le seguenti immagini mostrano degli scarichi di condensa senza il relativo
scaricatore. Lasciando trafilare la valvola, viene si scaricata la condensa ma si ha
anche un continuo consumo di aria compressa facilmente evitabile. 39 Fase3: Analisi sulla pressione di alimentazione delle utenze MCM Verona 18 Ottobre 2018 Sono state individuate delle utenze alimentate con aria compressa
a bassa pressione.
Tale aria attualmente è ottenuta laminando quella ad alta
pressione mediante numerose valvole di laminazione.
Tale operazione è fortemente inefficiente! Laminare aria compressa significa sprecare preziosa energia! 40 Fase3: Analisi sulla pressione di alimentazione delle utenze MCM Verona 18 Ottobre 2018 Sono state graficate le pressioni delle utenze in un grafico a torta. Solo il 35% delle utenze ha effettivamente una pressione compatibile con la linea ad alta pressione! 41 Fase3: Analisi sulla pressione di alimentazione delle utenze MCM Verona 18 Ottobre 2018 La generazione di aria compressa con una macchina dedicata per la bassa pressione consentirebbe un risparmio via via crescente al diminuire della pressione! 0 2 4 6 8 10 12 4 3,5 3 2,5 2 1,5 Co nsumo spec ifi co [k W h/ Nmc ] Pressione di mandata del compressore Confronto C.S. tra compressore B.P. VS Sala AP C.S. Attuale [kWh/100 Nm³] C.S. Compressore B.P. [kWh/100Nm³] Risparmio [kWh/100Nm³] Saving 24%! 42 Fase3: Progetti di Energy Saving MCM Verona 18 Ottobre 2018 Gli interventi sulle utenze e l'ottimizzazione dei livelli di pressione
si ripercuotono in modo significativo anche sulla produzione.
Ciò comporta una completa revisione nella configurazione e
gestione delle sale compressori.
' prevista la scelta di uno o più compressori di piccola taglia dotati
di regolazione efficiente ad inverter per gestire in modo più
efficiente le variazioni della domanda di aria compressa sui diversi
livelli di pressione.
43 Fase 4: Modelli per l'efficienza MCM Verona 18 Ottobre 2018 44 Risultati conclusivi MCM Verona 18 Ottobre 2018 Effetti dell'intervento di EE 45 Risultati conclusivi MCM Verona 18 Ottobre 2018 L'attività di leak management ha portato evidenziato la presenza di diverse criticità che verranno affrontate nella seconda fase del piano di efficientamento. 16% 12% 72% Risparmio enerfetico Saving fase1 Saving fase2 Consumo ottimizzato Ricerca e riparazione perdite Ottimizzazione della pressione e ugelli 46 GRAZIE PER L'ATTENZIONE Per ulteriori informazioni tecniche o chiarimenti venite a trovarci allo stand n° 146 e 147 info@auditech.it 02.45486344 www.coafsrl.com 0862451780 MCM Verona 18 Ottobre 2018


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