Quella che descriveremo di seguito è una case history di successo che vede coinvolte Kerakoll e Kaeser in un'ottica di nuovi sistemi industriali di aria compressa, contrassegnati da massima efficienza, forte risparmio e attenzione all'ambiente.
Chi è Kerakoll
Kerakoll, azienda leader nel settore di malte e collanti per l'edilizia, dagli anni 2000 assume un ruolo da protagonista sullo scenario internazionale e si rivolge con decisione alla ricerca di nuove soluzioni per continuare sempre a distinguersi sul mercato, con specifico riferimento allo sviluppo di nuovi materiali rigorosamente ecosostenibili.
Oggi, l’azienda è leader mondiale nelle soluzioni per il Green Building, impiega oltre 1.500 collaboratori diretti, con un’età media di 35 anni, dispone di 12 filiali nel mondo ed esporta quasi il 45% della produzione.
Inoltre, fornisce 20.000 Trade Building e 5.000 Wood Flooring Center nel mondo per soddisfare i quasi 2 milioni di professionisti che scelgono ogni anno di acquistare un prodotto Kerakoll.
Il Green Building secondo Kerakoll
Kerakoll si pone un obiettivo prioritario: quello di mettere al centro la qualità ecosostenibile della casa in rapporto alla salute dei suoi abitanti: questa è la filosofia alla base del Green Building Kerakoll.
Qualità dell’aria indoor, elevati standard energetico-ambientali degli edifici, ambienti sani e in equilibrio con la natura sono le colonne portanti del benessere abitativo.
Il processo produttivo e il ruolo dell'aria compressa
Il processo produttivo per i prodotti premiscelati Kerakoll consiste nello stoccaggio, dosaggio, miscelazione delle materie prime e nel successivo confezionamento e immagazzinamento del prodotto finito.
L’aria compressa è presente in tutte le parti del processo produttivo dell'azienda. Ad esempio, nel trasporto delle materie prime in fase densa, vengono utilizzati specifici propulsori il cui principio di funzionamento prevede un riempimento di un volume noto di circa 1000 lt di prodotto da trasferire.
A riempimento avvenuto, inizia la fase di pressurizzazione del propulsore, con aria compressa a 4 bar, e successivo svuotamento.
Considerando che il diametro della tubazione di trasferimento è un DN80 e che la fase di lavaggio prevede una durata di circa 5 minuti con una miscela aria/prodotto nel rapporto di 9:1, ci si rende subito conto degli enormi quantitativi di aria utilizzati.
Qualità dell'aria impiegata
Particolare rilievo ha anche la qualità dell’aria, poiché questa viene direttamente a contatto con la materia prima, che è in polvere, per cui si devono garantire bassi contenuti di umidità e residui di olio per evitare il fenomeno dell’impaccamento del prodotto all’interno dei propulsori e nei coni dei silos, dove vengono impiegate le fluidificazioni per migliorare le operazioni di svuotamento.
L’aria compressa viene inoltre utilizzata nelle quasi 250 elettrovalvole pneumatiche presenti sull’impianto per la movimentazione dei vari componenti, quali valvole a farfalla, valvole a manicotto, fluidificazioni e lavaggi delle maniche filtranti.
Il revamping della sala compressori
Nello stabilimento produttivo Kerakoll di Sassuolo sono presenti due impianti produttivi per la produzione di adesivi e prodotti speciali per l’edilizia (stucchi, malte, sigillanti, intonaci, massetti pronti, rasanti, autolivellanti, materiali da ripristino) e un importante centro logistico per lo stoccaggio e spedizione dei propri prodotti.
Il sito occupa una superficie di 64.500m2, di cui circa 19.000 destinati alle attività industriali. Nel 2014 l’azienda ha attivato una serie di monitoraggi al fine di ridurre il consumo energetico per kg prodotto.
Negli anni a seguire, sono stati implementati dei misuratori massicci di portata d’aria a filo caldo, associati a dei misuratori di corrente sui compressori, e ne è emerso che il fabbisogno medio dello stabilimento, in termini di volume di aria compressa, era superiore ai 10.000.000 m3/anno e che i consumi energetici dovuti alla sala compressori erano circa il 34% di quelli totali di produzione.
APPROFONDIMENTO: "Come e perché provvedere al revamping di impianti aria compressa"
Inoltre, negli anni a seguire, durante le attività di monitoraggio, ci si è resi conto che anche la qualità dell’aria era compromessa in termini di condensa e presenza di particelle di olio in sospensione. Tutti questi elementi hanno indotto l’azienda ad attuare una analisi di fattibilità per l’ammodernamento delle sale compressori realizzate ad inizio anni 2000. Per fare ciò, Kerakoll si è avvalsa della propria struttura interna di ingegneria.
È quindi iniziata una sorta di cronistoria di tutti gli aspetti significativi, quali numero di fermi impianto/anno dovuti a un malfunzionamento del sistema di produzione aria compressa, numero di interventi e loro tipologia nella sala compressori, attività necessarie per la gestione della condensa e altre ancora.
Il passaggio successivo è stato quello di definire le esigenze attuali e future, tenendo in considerazione anche le possibili modifiche impiantistiche che avrebbero potuto determinare un aumento/riduzione del fabbisogno di aria compressa e/o un diverso utilizzo della curva dei consumi di aria.
L’output dei due punti precedenti ha generato quelli che sono gli obiettivi irrinunciabili del progetto e le successive soluzioni, alle quali sono stati associati tempi, costi, Business Plan e piano di ammortamento da sottoporre alla Direzione Generale.
L'approvazione del progetto: accentramento delle precedenti sale compressori
Il progetto approvato consisteva nell’accentramento delle attuali sale compressori in un’unica centrale di generazione dell’aria compressa, per il collegamento dei due reparti.
Da qui si è redatto un cronoprogramma delle attività da condividere con tutti i soggetti interessati, andando a individuare le criticità operative del progetto.
Per quanto riguarda i compressori, sono stati coinvolti diversi fornitori con i quali si è realizzata una serie di prove al fine di individuare le diverse soluzioni sulla base di:
- una misurazione diretta delle principali grandezze caratteristiche del processo di produzione dell’aria compressa, quali portata, pressione e potenza assorbita da ogni singola unità;
- una simulazione energetica KESS, che consiste nel dimensionare taglia e tipologia di compressori sulla base della curva del fabbisogno di aria compressa determinata durante il monitoraggio, tenendo in considerazione anche dei possibili incrementi futuri;
- una configurazione della sala di produzione dell’aria compressa comprensiva di tutti i componenti volti ad incrementare la qualità dell’aria e il risparmio energetico, quali il sistema di recupero del calore tramite scambiatori interni ai compressori, essiccatori, filtri, serbatoi, scaricatori di condensa, trattamento della condensa, sistema di gestione e monitoraggio della centrale, tubazioni, canalizzazioni e proposta commerciale.
La soluzione ottimale che è stata scelta
La soluzione che più ha convinto è stata quella presentata da Kaeser Compressori, con la quale si è proceduto con la realizzazione del P&Id e del layout in 3D al fine di individuare la migliore disposizione delle macchine all’interno del locale compressori.
Sono quindi stati installati 5 compressori della serie DSD, di cui uno con inverter in grado di variare frequenza e velocità, mentre come essiccatori frigoriferi sono stati selezionati i modelli Secotec serie TG con massa termica a cambio di fase con accumulo di calore latente.
Nell’ottica di frazionare l’impianto per meglio sopperire alla richiesta di aria, sono state scelte taglie di macchine di diversa potenza nello specifico un DSD240SFC, due DSD240, un DSD205 e un DSD175. Tale filosofia impiantisca garantisce inoltre la ridondanza di compressori e/o essiccatori sia in caso di manutenzione che di indisponibilità temporanea per guasto.
I filtri modello F530 sono dotati di trasduttore differenziale elettronico per tracciare la perdita di carico nel tempo e sono presenti 2 pressostati installati su due serbatoi di accumulo al servizio degli impianti produttivi per una migliore risposta del sistema alle differenti richieste d’aria dei due reparti produttivi.
Ogni compressore è, poi, dotato del sistema di recupero di calore con scambiatore a piastre PTG interfacciato con il sistema di riscaldamento dei locali produttivi, che, in fase di progettazione della centrale termica, ha permesso di ottimizzare la potenza termica delle caldaie con un risparmio stimato dei consumi di gas metano considerevole.
All’interno della sala è stato installato anche un compressore con essiccatore integrato modello ASK 28T al servizio di una linea dedicata a 10 bar.
A completamento dell’impianto sono presenti due sistemi di trattamento della condensa Aquamat modello CF75 per ridurre la concentrazione di olio nella condensa. Tutte le macchine, essiccatori compresi, sono gestite e monitorate tramite il sistema di supervisione Sigma Air Manager 4.0 (SAM 4.0), interconnesso alla rete aziendale per un monitoraggio puntale dei consumi e delle variabili di processo.
APPROFONDIMENTO TECNICO: "Sistema di controllo per compressori industriali: Kaeser Sigma Control"
La supervisione consente di monitorare, da una qualsiasi postazione remota, il corretto funzionamento delle macchine e dei loro componenti, di eseguire una manutenzione predittiva e di fare una costante valutazione energetica.
La nuova sala è operativa da maggio 2020 e, in questi primi mesi, Kerakoll ha potuto constatare un risparmio energetico sulla sala compressori di circa il 20% che, sul totale dei consumi energetici di produzione, si traduce in circa un 7%.
Tutto questo senza considerare il minor consumo di gas metano dovuto al sistema di recupero di calore, che sarà attivo dalla stagione invernale 2020/2021.
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