Strumenti per la ricerca di fughe d’aria compressa

In questi ultimi anni la sensibilità all’uso dell’energia è cresciuta notevolmente, la caccia agli sprechi è diventata una prassi comune presso le industrie, non solo tra quelle più energivore. Tra questi sprechi, le perdite di aria compressa svolgono un ruolo rilevante e oneroso.

L’energia già pronta per essere utilizzata, come quella elettrica, oppure ancora imprigionata in un vettore energetico, come per esempio nel gas metano, è talmente importante per l’economia d’impresa da meritare una menzione particolare tra gli elementi basilari per intraprendere un’attività.

La teoria classica dell’economia recita che ogni impresa necessita di quattro ingredienti: capitale, materie prime e semilavorati, lavoro ed ammortamenti. Tra le materie prime si annovera anche l’energia: parte di essa confluisce direttamente nel prodotto realizzato o nel servizio erogato dall’attività. Solitamente, però, la maggior quantità di energia viene utilizzata per compiere le operazioni che trasformano le materie prime in prodotto finito, oppure per la realizzazione del servizio.

A seconda del comparto in cui una società opera, può talora prevalere l’impiego di una forma di energia rispetto alle altre; generalmente sono sempre molteplici le forme energetiche coinvolte.

Prima di intraprendere azioni tese a un uso razionale dell’energia, è conveniente operare un’attenta valutazione dei consumi, mettendo in evidenza le cause che li determinano e le possibilità per la riduzione degli sprechi.

A solo titolo di esempio, alcuni tra i più diffusi ambiti oggetto di miglioramento efficenziale o, parallelamente, al contenimento dello spreco: cogenerazione di energia e calore; riscaldamento e raffrescamento; ottimizzazione della tensione di alimentazione; impianto e utenze elettriche; automazione dei processi aziendali; controllo intelligente dell’illuminazione; gestione intelligente dell’edificio; motori elettrici ad alta efficienza; lampade ad alta efficienza; misurazione dei consumi; sistemi di pompaggio; servizio di aria compressa.

Le realtà industriali utilizzano largamente aria compressa per bloccare, movimentare, sospendere aerostaticamente, raffreddare, ma anche per misurare, insufflare, mescolare i materiali ed altro ancora. Un impiego cosi ampio comporta una vasta rete di distribuzione, con migliaia di raccordi, valvole, filtri, riduttori di pressione, essiccatori, lubrificatori. Una siffatta moltitudine di organi che intercettano il flusso d’aria accresce la probabilità di fughe, poiché ogni giunzione è un punto debole a questo riguardo.

L’esperienza diretta vissuta sul campo da chi si è occupato di sistemi di produzione, corroborata da statistiche stilate a livello europeo, porta ad affermare che negli impianti in cui non sono state prese misure di risparmio energetico, le fughe d’aria assorbono all’incirca il 20% dell’energia complessivamente occorrente a produrre la quantità d’aria compressa necessaria all’azienda. Pertanto esse meritano di essere curate con particolare attenzione, anche se non sono l’unica opportunità di risparmio.

Si ribadisce ancora che il miglioramento dell’efficienza energetica è bene che sia affrontato partendo da una visione complessiva dei consumi e non già concentrandosi su una forma di energia o su un particolare impiago, anche se la sensibilità dell’operare sul campo tenderebbe a preferire questo secondo approccio. La visione globale garantisce permette di progettare interventi di miglioramento della efficienza energetica, mirati e gerarchizzati secondo una scala di priorità basata sul payback (tempo necessario a recuperare l’investimento attraverso i vantaggi economici derivanti dall’intervento) e l’indice di profitto (il tasso di rendimento annuale dell’investimento profuso nell’intervento).

Detto ciò presentiamo ora una modalità di valutazione dei consumi di aria compressa e di misure atte a ridurli.

Rilevazione delle perdite di energia

Il punto di partenza è quello di rilevare i consumi energetici dei compressori: qualora non siano già installati contatori di energia, si può procedere con contatori portatili o con analizzatori di rete. La misurazione deve protrarsi per uno o più periodi, in modo da cogliere i momenti salienti dei processi aziendali: lavorazioni di diversi tipi di prodotti, turnazione, giornate di riposo. La rilevazione effettuata nei giorni di riposo permette di cogliere l’entità delle fughe; infatti, se i compressori sono in funzione con le utenze spente, significa che comprimono aria che andrà dispersa attraverso le fughe. A questo punto è possibile valutare la portata dispersa delle perdite d’aria, a patto che non siano state intercettate e sezionate linee di distribuzione o mezzi di lavoro. Da notare che se i compressori lasciati accesi durante i periodi non lavorativi (e solo quelli), comprimono aria operando alla massima potenza senza mai arrestarsi, vuol dire che le fughe assommano a una portata di entità maggiore di quella rilevata e i compressori non riescono a fornire una portata d’aria sufficiente a saturarle! Quando poi tornano in funzione tutti i compressori perché riprende l’attività lavorativa, è disponibile una maggiore portata d’aria e di conseguenza le fughe l’assorbiranno in misura maggiore a quella misurata a riposo.

La rilevazione di consumo energetico condotta come sopra non aiuta però a scoprire dove siano localizzate le fughe d’aria. Per risolvere questo problema vi sono alcune soluzioni alternative che, tuttavia, possono anche essere applicate congiuntamente:
1. intercettazione sequenziale di linee di distribuzione e mezzi di lavoro. In questo modo si valutano le dispersioni che hanno luogo lungo ciascuna linea di distribuzione e, ove possibile, su ciascun mezzo di lavoro. Per attuare questo metodo occorre poter intercettare capillarmente singole linee e mezzi;
2. cercando “ad orecchio” o con l’aiuto di un rilevatore di fughe d’aria i punti di emissione. Normalmente una prima rilevazione avviene col solo ausilio dell’udito, per individuare le perdite maggiori, successivamente si affina la ricerca col cercafughe;
3. controllando lo stato di conservazione degli organi del circuito pneumatico lunga la rete e a bordo delle macchine.

Giunti a questo punto dell’indagine, si dispone del valore complessivo delle fughe d’aria e anche della loro ubicazione; ci sono dunque tutti gli elementi per lanciare un piano di bonifica, che consisterà nella sostituzione di organi non più in un buon stato di conservazione (tubi flessibili, organi circuitali, attacchi rapidi) e in un programma di manutenzione preventiva, prevalentemente di serraggio raccordi e flange.

Il programma suddetto deve ripetersi periodicamente per contrastare l’insorgenza di nuove fughe, sempre in agguato in una rete vasta e sollecitata da vibrazioni, sbalzi di temperatura, interferenze operative; sarebbe poco realistico infatti immaginare di avere un impianto d’aria compressa privo di fughe, senza un’opportuna manutenzione preventiva al riguardo. Quando la campagna di bonifica è giunta al termine, occorre nuovamente misurare il consumo di aria compressa in funzione delle variabili più significative, come già detto sopra; ciò comporta effettuare le rilevazioni nelle varie condizioni che esaltano tali variabili. Questa volta la componente di perdita dovuta a fughe dovrebbe essere molto bassa, se non addirittura nulla; se questo non avvenisse significherebbe che la bonifica non sarebbe stata eseguita con sufficiente cura.

La misurazione da compiere ora dovrebbe essere sia di energia che di portata, perché solo con entrambe è tracciabile il grafico caratteristico del consumo d’aria compressa. Esso è una semplice rappresentazione grafica e analitica che pone in relazione portata a energia.