Con questo articolo vorrei indicare come è stato possibile per una azienda ridurre i costi di produzione per la refrigerazione alimentare del 18%. Costi assorbiti da un sistema ad ammoniaca con condensatori evaporativi, anche senza un nuovo investimento in gruppi frigo più potenti ed efficienti.

Non è detto che anche tu lo possa conseguire perché vi sono dei valori e dei passaggi che devono far parte della cultura aziendale altrimenti un buon risultato non è possibile.

Vediamo in pratica le cose da fare.

Prendo spunto dall’audit svolto da Bo Kuraa e pubblicato recentemente nel magazine Cooling Best Practices.

L’audit è stato elaborato per un impianto di trasformazione del pesce situato a Yangon in Myanmar.

L’impianto per la trasformazione del pesce taglia e filetta pesci importati e pesci provenienti da fornitori locali.

Regola # 1: Raccolta, monitoraggio e confronto di dati

Il primo passo è quello di raccogliere dati significativi ed aggiornarli costantemente.

Occorre il consumo, almeno mensile di acqua ed energia in relazione ad indicatori di produzione.

In questo caso il consumo è rapportato ai kg/prodotti e vedremo tra poco quanti benefici apporta.

La raccolta dati è il primo scoglio da superare senza cui non si può emergere da un modo rudimentale ed inefficace di ottimizzazione dei consumi.

Una volta raccolti i dati occorre monitorarli.

Le domande di base a cui deve rispondere la raccolta dati sono, almeno:

  1. Quanti e quali tipi di impianti che consumano acqua ed energia sono disponibili?
  2. A quanto ammonta l’indicatore prescelto della produzione (esempio kg/prodotti)?
  3. Quanta energia consumano ogni mese? Quanta acqua consumano ogni mese?
  4. Qual’è la curva del carico di lavoro? Quando il maggior rischio?
  5. Quanta variabilità esiste nei livelli di potenza erogata, nella operatività e nell’uso di energia?
  6. C’è una discrepanza fra l’ultimo dato raccolto ed i precedenti?

Ed ecco i primi dati dell’audit:

“La produzione nel 2016 ammontava a 336.382 kg.

Il consumo di energia elettrica ammontava a poco meno di 800.000 kWh/anno, di cui circa il 70% consumato dagli impianti di refrigerazione (compressori) o da apparecchiature di consumo energetico (ad esempio ventilatori e pompe) utilizzate per il congelamento dei prodotti finali.

Il potenziale di risparmio energetico totale è stato stimato pari al 18% circa dell’elettricità consumata dall’impianto di refrigerazione (nel 2016: 543.637 kWh) suddiviso tra le seguenti opportunità (vedi tabella 1).

Aree di ottimizzazione dei consumi energetici nella refrigerazione alimentare di una azienda ittica

Aree di ottimizzazione consumi energetici. Suddivisione per contributo economico, tipologia e costo investimento

Da sottolineare che i miglioramenti del sistema di refrigerazione individuati in certe aree miglioreranno la potenzialità frigorifera senza comportare risparmi energetici.

Di conseguenza un sistema di refrigerazione ottimizzato rimanda la eventuale necessità di una capacità di raffreddamento supplementare che richiede investimenti in sistemi di refrigerazione nuovi e più grandi.

Nei calcoli di base della azienda la produzione totale in [kg/mese] viene utilizzata come indicatore della produzione. Il consumo di energia elettrica nel 2016 ammontava precisamente a 780.230 kWh.

Nota: L’elettricità generata dal gruppo elettrogeno GenSet utilizzato durante le interruzioni di corrente non è compresa nel calcolo poiché la società non registra alcun consumo del gruppo elettrogeno, come ad esempio ore di funzionamento, consumo di diesel o i kWh.

Elementi di base del sistema di refrigerazione

L’impianto di refrigerazione è un sistema ad ammoniaca con intercooler a due stadi (R717) composto da tre compressori alternativi Mycom, evaporatori gravitazionali e condensatore evaporativo(torre di raffreddamento).

L’impianto ha circa 20 anni e si trova in una condizione di manutenzione accettabile.
Tuttavia, il sistema non ha strumentazione sufficiente e alcuni strumenti essenziali non funzionano o vengono valutati in modo sbagliato (perché non calibrati).

Sistema di refrigerazione ad ammoniaca, compressori alternativi e condensatore evaporativo

Sistema ad ammoniaca con intercooler a due stadi (R717) composto da tre compressori alternativi MYCOM, evaporatori gravitazionali e condensatore evaporativo.

 

 

La produzione è operativa dalle 8.00 alle 17.00 nei giorni feriali per sei giorni alla settimana.

Poichè in marzo e aprile ci sono delle festività pubbliche, il tempo totale dedicato alla produzione è stimato in circa 2.400 ore/anno.

Durante il giorno i prodotti finiti vengono preparati per il congelamento. Il congelatore viene avviato la notte – approssimativamente dalle 21 alle 7 del mattino successivo.

Quando il congelatore è in funzione, due compressori sono in funzione; compressore 3 (75 CV) insieme al compressore 1 o 2 (50 CV).

Quando il congelatore non è in funzione, funzionano i compressori 1 e 2.

Le interviste al personale dell’azienda sono state integrate con una serie di misure con un Analizzatore di rete Fluke, pinze amperometriche e rilevatori di temperatura. Con questi dati è stata calcolata una base di riferimento per l’energia elettrica consumata dall’impianto di refrigerazione su base annua.

Dall’audit risulta che il consumo di elettricità per la refrigerazione rappresenta circa il 70% del consumo totale annuo di energia elettrica. Più precisamente 543.637 kWh/anno su un totale di 780.230 kWh/anno.”

Regola # 2: Identificazione delle aree di miglioramento, valutazione del rapporto benefici/costi

In questa azienda alimentare sono state identificate 6 aree di miglioramento che richiedono al massimo, un investimento minimo.

Ho notato con fierezza, visto che sono anni che mi batto per questo scopo, che l’area di miglioramento con le migliori opportunità è quella della manutenzione del condensatore evaporativo. Perchè permette di abbattere i costi di produzione di oltre il 10% annuo con un investimento minimo.

E tra poco vedremo come mai.

Quando la pigrizia, un passo d’uomo e le informazioni insufficienti aumentano, più del 10% all’anno, il costo del tuo prodotto. Anno dopo anno. Ovvero come ridurre i costi della produzione per la refrigerazione alimentare.

La regola #2 non richiede che pochi minuti di tempo ma molto frequentemente quando ispeziono impianti di refrigerazione è una delle cose che capisco vengo fatte molto raramente o addirittura vengo fatte solo quando c’è un problema.

Purtroppo l’apertura del passo d’uomo di ispezione in un condensatore evaporativo potrebbe permettere belle fette di risparmio. E questo audit lo documenta molto bene. Solo che il condensatore evaporativo viene percepito come una macchina e come tale viene manutenzionato solo quando c’è un problema.

Stessa sorte per l’acqua. Essendo largamente disponibile ovunque ed avendo un costo contenuto di per sé non è quasi mai presa in considerazione per le problematiche intrinseche che potrebbe causare in una azienda produttiva. Sebbene le aziende la usino come fluido termico importante e non perchè sgorga dal rubinetto in quantità. (per approfondimenti in fondo alla pagina i link che rimandano a questo argomento).

Incredibile come  si sarebbe potuto risparmiare più del 10% del costo di produzione annuo tenendo in giusta considerazione questi due temi:

  1. Quale è il beneficio che ho di aprire almeno ogni 6 mesi un condensatore evaporativo rispetto alla fatica di svitare quattro galletti, quattro manopole del passo d’uomo di ispezione?
  2. Quali sono i benefici che posso ottenere passando da una “manutenzione a guasto” a una “manutenzione produttiva – TPM” che comprende tutte le persone della mia organizzazione con una partnership dei fornitori esterni.

Partnership Armonica (ogni macchina ha infatti delle implicazioni come l’acqua per esempio nel chiller e nel condensatore evaporativo da cui non si può prescindere per la soddisfazione dell’utente finale).

Sottolineo infine che gli scambiatori di un chiller frigorifero aumentano progressivamente anche oltre il 30% il consumo energetico a parità di potenza frigorifera erogata quando non possono lavorare liberi da interferenze nel pieno della loro funzionalità.

Infine questo caso specifico mi invita a trattare in uno dei prossimi articoli la corrosione, la corrosione sotto-deposito. Per la disincrostazione forzata potete approfondire l’argomento con un articolo molto interessante al riguardo ( vedi link in fondo alla pagina)

Torniamo all’audit ed alle considerazioni che permettono di ridurre i costi di produzione per la refrigerazione alimentare, grazie alla manutenzione del condensatore evaporativo:

“Manutenzione – Condensatore Evaporativo per ridurre i costi della produzione per la refrigerazione alimentare

Un condensatore evaporativo è un condensatore raffreddato dall’aria ambiente combinato con acqua nebulizzata grazie a degli ugelli in contro-flusso con l’aria.
L’acqua evapora e l’effetto di evaporazione delle gocce d’acqua aggiunge molto alla capacità del condensatore.
In relazione al trasferimento di calore (quindi l’efficienza), è essenziale che il condensatore evaporativo sia mantenuto pulito e che l’acqua utilizzata sia acqua trattata, che il condensatore sia mantenuto regolarmente e funzioni correttamente.

Il condensatore evaporativo, come il suo nome implica, sfrutta l’evaporazione dell’acqua per rimuovere il calore dal gas refrigerante.

Tuttavia, questo processo lascia indietro delle impurità.

Un condensatore sporco farà aumentare la pressione di condensazione – quindi i compressori consumeranno più potenza.

Durante l’audit nell’azienda di trasformazione ittica il condensatore dell’impianto è stato trovato sporco ed aveva necessita’ di una pulizia approfondita.

Sul condensatore è stato trovato uno strato importante di incrostazione – con uno spessore variabile da 1 a 3 millimetri (1,6 mm).

La forma più comune di deposito incrostante che si trova sugli scambiatori di calore è il carbonato di calcio (CaCO3).

La durezza e l’alcalinità del carbonato normalmente presenti nelle acque formano questo tipo di depositi proprio a causa del raffreddamento evaporativo utilizzato. Solo che la concentrazione delle sostanze che costituiranno il carbonato di calcio può variare ampiamente a seconda della fonte di acqua.

I termini “Acqua dura” e “Acqua dolce” si riferiscono in genere alla quantità di calcio e magnesio presente nell’acqua.

L’acqua dura ha una concentrazione maggiore di calcio e/o magnesio, mentre l’acqua dolce ha una concentrazione minore di questi ioni.

Anche uno strato sottile con minime quantità minime di incrostazione sulla superficie del fascio tubiero di condensazione influenzeranno le prestazioni dei condensatori evaporativi.

Il condensatore evaporativo è stimato essere la causa di una temperatura di condensazione più elevata di 3-5 °C rispetto a quella di un condensatore pulito.

Un calcolo effettuato con il software “CoolPack” mostra una riduzione del consumo di energia del compressore di oltre il 10% se il condensatore evaporativo viene pulito (riduzione della temperatura di condensazione) – Coefficiente di prestazione (COP): 2,46 → 2,72.

Mantenere le superfici pulite all’interno di una torre di raffreddamento o condensatore evaporativo non solo assicura che le prestazioni termiche siano ottimizzate: evita anche la crescita di biofilm e batteri nocivi, compresa la legionella. La pulizia non è un sostituto del trattamento delle acque, ma fa parte di un programma generale per un efficace controllo batteriologico.

Si raccomanda che le torri di raffreddamento e i condensatori evaporativi siano puliti almeno una volta l’anno o due volte secondo i requisiti legislativi specifici del paese. L’azienda ittica ha espresso preoccupazioni in relazione a una pulizia accurata del condensatore, in quanto si ha timore che sia corroso in alcuni punti e possa successivamente perdere. Il condensatore è stato precedentemente cambiato a causa della corrosione. La corrosione è un altro argomento per un migliore trattamento dell’acqua, in quanto ciò aiuta a massimizzare la durata di vita dell’apparecchiatura.

Solo una pulizia approfondita non risolve il problema. È necessario attuare un programma di trattamento idrico ben progettato. Un analisi dell’acqua può stabilire quale trattamento dell’acqua sia corretto, compresa la scelta del metodo di filtrazione, ad es. un filtro a sabbia.”

Ed ecco vediamo il secondo intervento raccomandato per ridurre i costi di produzione per la refrigerazione alimentare.

Questo intervento, da solo permette di risparmiare refrigerazione pari all’8% riducendo i costi del 3,3%!

E parliamo solo di riduzione del consumo energetico senza considerare quanto sia importante mantenere a lungo la vita dei tuoi investimenti.

“Isolamento delle tubazioni di refrigerazione

La preoccupazione primaria per i tubi e le condotte di refrigerazione e di climatizzazione è che può verificarsi condensa di superficie.

La condensa non solo accelera la velocità di corrosione delle tubazioni, ma può anche influire gravemente sulla salute degli operatori dell’azienda. L’isolamento utilizzato nei tubi e nelle condotte di refrigerazione e di climatizzazione deve impedire la condensa. E prolungare la durata della tubazione, limitando anche la perdita di energia.

Si raccomanda un isolamento delle tubazioni del sistema di refrigerazione per proteggerle da abrasione meccanica, dalla luce solare, dagli uccelli ecc. con schiuma in polietilene reticolato micro-cellulare con bassa diffusione del vapore acqueo.

Durante l’indagine e’ stato stimato che circa l’8% della capacità di raffreddamento totale pari al 3,3% dell’elettricità consumata dal sistema di refrigerazione può essere risparmiata. È necessario effettuare un semplice calcolo della remunerazione sulla base dell’operazione annuale, del prezzo dell’energia elettrica e del prezzo di costo del miglioramento con il nuovo isolamento.”


Il sito è organizzato in due sezioni. Questo articolo fa parte della categoria Refrigerazione che ti permette di sfruttare tutte le qualità dei componenti del tuo impianto con di raffreddamento mettendoti a disposizione le informazioni per evitarne le principali problematiche. Scopri quali sono le iniziative che puoi applicare subito nel tuo impianto! 

L’altra sezione “Acque di Torre”  la puoi preferire se sei più orientata con articoli sulle problematiche delle acque.

Puoi leggere altro nei seguenti approfondimenti a proposito di:

  1. Legionella pneumophila dove potrebbe proliferare nel mio condensatore evaporativo? Che tipo di precauzioni sarebbe utile intraprendere?

  2. Quali sono i punti essenziali da monitorare in un impianto evaporativo per avere le migliori prestazioni sempre?

  3. E’ raccomandabile il lavaggio chimico acido forzato? Questo tipo di lavaggio può rovinarmi l’impianto?