Manutenzione e progettazione: un progresso simbiotico

Il ciclo di vita di una qualsiasi attrezzatura elettrica, elettronica, analitica o meccanica, è definito al momento della costruzione ed in esso i possono individuare periodi in cui può compiere correttamente la propria funzione e periodi in cui tale attività è compromessa da guasti ed inevitabilmente interrotta per riparazione o sostituzione.

Se tale attrezzatura appartiene ad un impianto industriale, il guasto ed l conseguente fermo impianto per riparazione o sostituzione è causa, ella migliore delle ipotesi, di un costo vivo, e nella peggiore di una rimessa economica dovuta all’interruzione della produzione o dell’erogazione del servizio.

La manutenzione, intesa come l’insieme delle procedure di ispezione, rilevazione guasti, riparazione, sostituzione, collaudo, misurazione, reolazione, inserimento nel processo, risulta quindi l’attività fondamentale per preservare nel tempo le potenzialità produttive di un impianto industriale nella sua interezza ed il buono stato di conservazione delle attrezzature, riducendo gli intervalli di fermo necessari per ripristinare e caratteristiche funzionali ed operative.

Secondo la norma europea UNI EN 13306:2010 la manutenzione è la combinazione di tutte le azioni tecniche, amministrative e gestionali, seguite durante il ciclo di vita di un elemento, destinate a preservarlo o riportarlo in uno stato in cui possa eseguire la funzione richiesta”. Ma a manutenzione è molto di più, in quanto ha un risvolto tecnologico, impattando direttamente sulla qualità del prodotto o del servizio eroga- o, ed anche una valenza socio-legale, poiché le attrezzature in cattive condizioni possono causare pericolo per gli operatori di impianto o inquinamento ambientale.

Poiché le attività di manutenzione preventiva contribuiscono in modo sostanziale al raggiungimento degli obiettivi produttivi dell’impianto, sembra palese la loro applicazione a tappeto in tutte le realtà industriali. ella pratica, però, l’applicazione di attività pianificate di manutenzione sono scarse o assenti, soprattutto nelle realtà medio piccole, perché consumano significative risorse tecniche ed economiche richiedendo, oltre a quelle tecniche, competenze aggiuntive di tipo gestionale per la programmazione delle attività e dei ricambi.

Un’indagine condotta dall’Associazione Italiana di Manutenzione A.I.MAN), sullo stato della manutenzione nelle PMI italiane, ha evidenziato che questa assorbe fino al 2% del fatturato, un numero spesso insostenibile.

E’ necessario per ogni impianto industriale, quindi, individuare un li- vello di manutenzione che sia un giusto compromesso tra i costi ed i benefici.

In questa ottica molte aziende tendono ad esternalizzare il servizio, soprattutto quando il livello di competenze tecniche richiesto è di tipo specialistico, affidandolo a società specializzate o di “global service”, in grado di fornire una vera e propria “progettazione della manutenzione”, personalizzata in base alle specifiche esigenze del cliente.

I sistemi di monitoraggio in continuo delle emissioni gassose: un impianto nell’impianto
Tra le attrezzature a valore aggiunto tecnologico più elevato presenti negli impianti industriali, ci sono certamente quelle destinate al monitoraggio in continuo delle emissioni gassose (Fig. 1).
Il monitoraggio in continuo delle emissioni, secondo i criteri dell’Allegato VI alla Parte V del D.Lgs 152/06, è un obbligo ormai fondamentale nel panorama della gestione degli impianti industriali; sono sottoposti, infatti, ad obbligo di monitoraggio in continuo delle emissioni i grandi impianti di combustione, gli impianti di incenerimento e coincenerimento, le raffinerie, gli impianti con flusso di massa di solventi in uscita superiori ai 10 kg/h, gli impianti termici industriali con potenza nominale superiore ai 6 MW, e civili superiori ai 1,5 MW (per la verifica della buona combustione parte V del D.Lgs. 152/06), gli impianti per il recupero, anche energetico, dei rifiuti e gli impianti che trattano rifiuti e combustibili derivati assimilati a fonti rinnovabili (D.M. 05.06.06).

I Sistemi di Monitoraggio delle Emissioni gassose in Continuo (SMEC) possono essere considerati un impianto all’interno dell’impianto, e come tale richiedono azioni di manutenzione preventiva e correttiva specifiche e somministrate da personale con un livello di competenza tecnica alta.

L’esperienza in grandi impianti industriali ha dimostrato che la differenza tra il successo e l’insuccesso di un programma di monitoraggio è il livello di manutenzione operato sul sistema (Electric Power Research Institute (1984), Continuous Emission Monitoring Guidelines, Palo Alto California, EPRI); i sistemi di monitoraggio in continuo, infatti, sono complessi sistemi strumentali a cui è richiesto di lavorare in am- biente ostile e che, senza opportuna manutenzione (prevenzione/ripa- razione), non producono dati attendibili. Il mantenimento di un elevato livello di funzionalità e di prestazioni della strumentazione adibita ad eseguire il monitoraggio in continuo delle emissioni, riveste quindi, un ruolo fondamentale per le aziende sottoposte ad obbligo di monitoraggio, dal momento che l’indisponibilità, l’inaffidabilità o l’inesattezza dei dati da essi forniti è causa di infrazione della legge e comporta sanzioni pecuniarie, penali e interruzione dell’esercizio.

I sistemi di monitoraggio in continuo delle emissioni gassose, nello specifico, sono una famiglia eterogenea di strumenti impiegati nella misura degli inquinanti atmosferici prodotti su base continua, composti da analizzatori di tipo chimico-fisico combinati a sistemi di raccolta e registrazione dei dati, usati per misurare e registrare, nei gas esausti prodotti da processi di combustione o di lavorazione, le concentrazioni di contaminanti specifici, per confrontarli con i limiti stabiliti per legge. Gli SMEC più diffusi sono di tipo estrattivo, nei quali cioè il campione viene estratto al camino e trattato, prima dell’analisi, in un sistema di condizionamento per rimuovere particolato, gas corrosivi e altre sostanze. L’utilizzo di questo tipo di sistemi consente maggiore flessibilità nella scelta dell’analizzatore da impiegare, ma richiede una routine manutentiva specifica per garantirne la sicurezza degli analizzatori.

La maggior parte degli analizzatori in continuo sfrutta principi di misura di natura spettroscopica per misurare la concentrazione degli inquinanti d’interesse, in primis Infrarosso, fluorescenza, UV-Vis e chemiluminescenza.

Le caratteristiche descritte per gli analizzatori impiegati negli SMEC, e quindi la necessità di una manutenzione puntuale e specialistica, sono comuni anche agli analizzatori utilizzati per il controllo dei fluidi di processo, la cui funzionalità ed attendibilità non è legata al rispetto dei limiti di legge, ma è fonda- mentale per il controllo del processo e quindi della qualità del prodotto finale (Fig. 2).

Progettazione della manutenzione

Risulta evidente che un momento fondamentale per la realizzazione di un sistema di monitoraggio in continuo delle emissioni, così come di un revamping dell’esistente, è la sua progettazione. È proprio in sede progettuale che, per chi si occupa quotidianamente di manutenzione degli SMEC, risulta naturale effettuare quella che si può definire “progettazione della manutenzione”, la quale si esplica come una particolare attenzione nella scelta di materiali, sistemi, analizzatori e qualsiasi altro componente, in funzione della loro manutenibilità.

Il fulcro della progettazione di un sistema di monitoraggio in continuo è la scelta della tecnica analitica da impiegare. Tale scelta viene fatta sulla base della conoscenza delle proprietà chimiche dell’inquinante da analizzare, della concentrazione attesa, e del grado di accuratezza che si pretende dalla misura. In questa fase la progettazione della manutenzione si declina attraverso la scelta del principio di misura che ha minore impatto in termini di routine di manutenzione: ad esempio, laddove sia- no impiegabili sia la tecnica IR che quella UV, si sceglierà la tecnica IR, essendo la sorgente più stabile rispetto alla lampada dell’UV. L’analizzatore deve essere scelto poi con fondo scala e precisione adatte alla concentrazione attesa dell’analita che si vuole misurare, in base alle caratteristiche prestazionali richieste dal D.Lgs. 152/10.

Per i sistemi estrattivi riveste un ruolo fondamentale anche il corretto dimensionamento del sistema di condizionamento del gas campione, che deve essere calibrato sulla portata di gas necessario all’analizzatore, alla temperatura dei fumi estratti al camino ed al contenuto di vapore acqueo stimato, in modo che garantisca l’anidrificazione del gas e di conseguenza la sicurezza dell’analizzatore.

A questo, sulla base dell’esperienza del progettista, possono essere accoppiati gorgogliatori o bottiglie di lavaggio, per rendere le caratteristiche del gas compatibili con i materiali che deve attraversare o migliorare l’essiccamento. Anche questa scelta ricade a pieno titolo nella progettazione della manutenzione, applicando il compromesso tra benefici e costi.