Un tocco di panna...

Ma cosa c’entra la panna con l’aria compressa? Il legame è presto chiarito leggendo la storia di successo della cooperativa lattiero-casearia bavarese BMI (Bayerische Milchindustrie eG) di Zapfendorf. Si tratta di acqua pulita, o più precisamente del trattamento delle acque reflue casearie.

Acqua pulita: una sfida vinta grazie all’impiego di una tecnologia affidabile, innovativa, di facile utilizzo e a basso costo. Tutto questo è stato realizzato grazie ad una moderna stazione di soffianti a vite.

BMI è una cooperativa lattiero-casearia con una lunga tradizione ed esperienza internazionale. Il più grande stabilimento BMI si trova attualmente a Zapfendorf, nel nord della Baviera. Oltre alla produzione standard di latte scremato e siero di latte dolce in polvere, la gamma si arricchisce continuamente di prodotti speciali. Il caseificio produce concentrati di proteine di alta qualità utilizzando i più moderni processi di ultrafiltrazione. Questi prodotti sono sempre più richiesti nell’industria alimentare, nel campo della dietetica, della nutrizione infantile e in generale nel settore degli alimenti naturali. La produzione di lattosio, latte grasso, prodotti a base di siero di latte, nonché l'essiccamento di siero di latte parzialmente delattosato e la concentrazione di poliammine completano il programma di produzione. Nella sede di Zapfendorf trova posto anche un moderno stabilimento per la produzione di alimenti freschi, come burro, panna, quark e latte cagliato.

Nel 2014, di fronte all'aumento della domanda e quindi della sua produzione, la cooperativa ha avviato lo studio di un nuovo impianto per la depurazione delle acque di lavorazione dei latticini. Il progetto prevedeva quattro reattori biologici sequenziali per la biodegradazione del carico di nutrienti dalle acque di processo generate in quantità variabili. Quattro soffianti avrebbero assicurato l’apporto d’aria per i microrganismi coinvolti in questo processo.

Per ridurre al minimo i costi di esercizio del proprio impianto di trattamento delle acque, considerati i costi del processo di ossidazione da un punto di vista energetico, la cooperativa ha puntato sulle soffianti a vite, piuttosto che sulle convenzionali soffianti rotative a lobi. Le soffianti a vite sono essenzialmente compressori a vite oil-free ottimizzati per il segmento a bassa pressione e che offrono un’efficienza significativamente maggiore a pressioni differenziali di 400 mbar e oltre. Grazie all'ottimizzazione del profilo SIGMA dei rotori, queste macchine restituiscono un'elevata efficienza energetica e operativa. Il vantaggio offerto da questa soluzione è stato immediatamente apprezzabile nel caso della cooperativa BMI, dove la pressione differenziale richiesta è compresa tra 600 e 800 mbar e le soffianti funzionano in continuo come richiesto nel trattamento dell'acqua.

La scelta progettuale definitiva è ricaduta sulla nuova generazione di soffianti a vite, ovvero macchine plug&play complete, dotate di quadro elettrico, unità di potenza e pronte per l'avviamento. È stata invece scartata l'alternativa con le soffianti di vecchia generazione, ovvero macchine convenzionali e incomplete, che avrebbero richiesto l'equipaggiamento con quadri elettrici esterni, forniti da aziende in subappalto.

Nel caso dell’azienda BMI di Zapfendorf, si tratta di soffianti a vite, mod. FBS-M-SFC con inverter integrato e centralina di controllo a bordo SIGMA CONTROL 2. Grazie a questo sistema di controllo integrato, le soffianti sono collegate tramite Profibus direttamente  al sistema operativo del cliente, che può visualizzare i dati di funzionamento e di stato degli impianti in qualsiasi momento e allo stesso tempo controllare le soffianti a distanza proprio tramite il sistema bus.

Grazie alla configurazione plug&play e alla centralina di controllo integrata, queste macchine possono essere utilizzate anche per tutte le applicazioni tipiche di Industria 4.0 o Water 4.0. L'evoluzione tecnologico-digitale che ha investito tutti gli ambiti industriali, riguarda anche il campo del trattamento delle acque reflue, che richiede sempre più macchine interconnesse in rete con sistemi di gestione di processi e della diagnostica. La centralina SIGMA CONTROL 2 consente un controllo più flessibile della macchina, nonché la diagnostica dei suoi dati di funzionamento e di stato in tempo reale (cosiddetto Condition Monitoring) al fine di garantire un funzionamento ottimale ed effettuare la manutenzione predittiva. Ciò consente di disporre di una grande quantità di informazioni sullo stato di funzionamento e manutenzione della soffiante e allo stesso tempo la macchina può essere controllata a distanza con un semplice cavo bus dati.

Tra le informazioni che il sistema di controllo può trasmettere in tempo reale si citano: la pressione di aspirazione, quella di mandata e differenziale, la temperatura di aspirazione, la temperatura finale, quella dell'olio e la temperatura all’interno della cappottatura insonorizzante, la perdita di carico del filtro di aspirazione e, nel caso di un inverter: la velocità della soffiante, l'assorbimento di corrente dell’inverter e la tensione del circuito intermedio. Vengono, inoltre, monitorati la temperatura e il consumo di corrente dei motori, il livello dell'olio, la temperatura delle schede elettroniche e molti altri parametri.

I valori di soglia, per la segnalazione di un avviso e di un allarme per ciascuno di questi parametri, vengono definiti nel sistema di controllo e possono essere implementati anche nel sistema di gestione del processo tramite un protocollo bus, rendendo così il monitoraggio comodo e semplice. Le soffianti dispongono anche di contatori delle ore di funzionamento della macchina e dei suoi componenti come il blocco soffiante, il motore, il sistema di controllo, l’unità di potenza, le parti di manutenzione, ecc. Ai materiali di consumo come filtri di aspirazione, olio, cinghie, ecc. vengono assegnati intervalli di manutenzione che generano un messaggio di manutenzione alla scadenza del rispettivo intervallo. Nell'immagine di processo sono visualizzati anche variabili di stato: macchina On, Off, in standby, avvertenza e allarme.

Dal punto di vista dell'utilizzatore finale, la scelta di macchine plug&play così versatili è il risultato di attento confronto tra funzionalità e costi: rispetto alle macchine complete, il costo richiesto per implementare una automazione esterna equivalente dei singoli componenti risulta assolutamente sconveniente. Oltre all'investimento nelle singole componenti meccaniche, deve essere tenuto in considerazione l'acquisto e l'installazione di tutte le componenti deputate al controllo elettrico ed elettronico (relè di commutazione e gli sganciatori di sovracorrente per il collegamento di azionamenti elettrici ausiliari come ventole, pompe dell'olio e per vuoto, trasformatori e dispositivi di analisi per i sensori di temperatura e pressione dell’aria, nonché quelli di livello e pressione dell'olio). I segnali provenienti da tali componenti devono poi essere codificati e gestiti secondo opportuni valori di soglia e relative logiche. Infine, un impianto plug&play è un impianto già certificato CE e CEM, senza interventi progettuali aggiuntivi, nel rispetto delle normative di sicurezza industriale. La proposta completa e integrata di KAESER ha facilitato l'analisi costi-benefici e il calcolo sul ritorno dell'investimento grazie alla disponibilità e trasparenza dei dati relativi all'assorbimento energetico alla rete. 

Oltre all'affidabilità della pianificazione e alla sicurezza impiantistica, la configurazione studiata garantisce la sicurezza del processo. In caso di guasto del controllo remoto, la centralina SIGMA CONTROL 2 condente la commutazione facilmente e in qualsiasi momento alla modalità in manuale, indipendentemente dal sistema di gestione del processo e senza dover ricorrere a operazioni di ricablaggio o riparametrizzazione (come avveniva in precedenza con il collegamento a inverter esterni, ecc.). In caso di emergenza, pertanto, sono sempre garantite la sicurezza e la continuità di tutti i processi, anche i più sensibili quali l'ossigenazione delle vasche di depurazione.

A due anni dalla messa in servizio delle quattro soffianti a vite, il project manager si dichiara soddisfatto del livello prestazionale dell'impianto e conferma, inoltre, il conseguimento dei livelli di efficienza energetici così come dichiarati secondo la norma ISO 1217 Allegato E. La pianificazione attenta dell'investimento fin dalle prime fasi progettuali ha consentito l'ottimizzazione dei costi di investimento iniziali e dei costi operativi per tutto il ciclo di vita dell'impianto.

• Soffiante a vite FBS 660 M
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