Riduzione dei tempi di fermo e della perdita di produzione con l'utilizzo dei collettori a maniche

A cura di Kyle Nannenga, esperto in maniche pieghettate Donaldson Torit 

In ogni settore vi sono periodi in cui le attività pianificate non si verificano all'interno di un processo. Nelle attività di esercizio degli impianti, ciò comporta spesso un periodo di tempo specifico durante il quale le attrezzature di produzione vengono messe offline o non sono disponibili all'uso. Tale fenomeno è denominato tempo di fermo, e può comportare costi altissimi sia dal punto di vista dell'attrezzatura sia per quanto riguarda i tempi di produzione persi.

Probabilmente non è realistico aspettarsi che un impianto funzioni senza problemi 24 ore al giorno, 7 giorni alla settimana, 365 giorni all'anno. Pertanto, i gestori degli impianti devono programmare specifici periodi di tempo per eseguire la manutenzione dei sistemi.

Esistono due tipi di tempi di fermo: pianificati e non pianificati. A entrambi sono associati dei costi.

Tempi di fermo pianificati

Nella maggior parte delle attività di esercizio degli impianti, vi sono periodi di tempo programmati a scadenza settimanale, mensile, trimestrale e/o annuale in cui determinate attrezzature vengono messe offline per consentire una manutenzione preventiva. Tali periodi di fermo vengono generalmente denominati in programma o pianificati quando l'apparecchiatura viene ritirata dalla produzione. Questi periodi di fermo sono indispensabili per evitare interruzioni non pianificate della produzione. La pianificazione di queste revisioni periodiche consente al personale di disporre del tempo necessario per eseguire i controlli di manutenzione e/o di riparare le apparecchiature per garantire che queste ultime funzionino al massimo delle loro capacità.

Tempi di fermo non pianificati

I tempo di fermo non pianificati, come suggerisce il nome, si verificano in modo imprevisto e sono difficili da prevedere.  Tali tempi di fermo causano interruzioni significative delle attività di esercizio dell'impianto. Solitamente, il personale dello stabilimento ha un unico obiettivo in mente quando si verificano tempi di fermo non pianificati: riavviare la produzione il più rapidamente possibile. Ogni minuto di interruzione in uno stabilimento comporta perdite che possono variare da diverse migliaia di dollari l'ora a diverse centinaia di migliaia di dollari l'ora!

Il collettore di polveri più comune nelle attività produttive degli impianti è il tradizionale collettore a maniche. Il tipico collettore a maniche utilizza i filtri a maniche, o a calza, per rimuovere le polveri da un flusso d'aria di trasporto. Molti modelli di filtri a maniche prolungano la durata di vita utile del filtro utilizzando l'aria compressa per pulire periodicamente questi filtri al fine di rimuovere la torta di polvere depositata e ritornare alle caratteristiche di flusso del filtro.

Per decenni nel settore i collettori a maniche sono stati ritenuti dei prodotti robusti. Man mano che invecchiano, i collettori a maniche hanno bisogno di più cure specifiche di manutenzione preventiva (MP) per mantenerne il funzionamento; più grande è il collettore a maniche, più cure necessiteranno i filtri a maniche. I filtri a maniche vengono in genere sostituiti quando la caduta di pressione media diventa troppo elevata o se vi sono condizioni di disturbo che possono danneggiare le maniche (ad es. abrasione delle maniche, ostruzione dovuta alla polvere, rialzi di temperatura o un semplice utilizzo errato).

La sostituzione dei filtri nei collettori può essere un processo molto laborioso, lungo e, francamente, sporco. Il processo di rimozione delle gabbie di supporto del filtro e quindi delle maniche sporche può richiedere al personale un'enorme quantità di tempo. A seconda della quantità delle maniche filtranti e della progettazione del collettore, il tempo totale necessario per completare la sostituzione di una manica filtrante può facilmente superare le 24 ore. Anche durante i tempi di inattività pianificati, tale processo può richiedere più risorse di quelle allocate dalle attività produttive al momento della pianificazione dell'arresto.

Quando si verificano condizioni di disturbo (ad es. rottura o abrasione delle maniche, ostruzione prematura delle maniche o danneggiamento delle stesse a causa di sbalzi elevati di temperatura) i tempi di fermo non pianificati diventano critici e costosi, esigendo un intervento rapido. Se le maniche di ricambio non sono disponibili, il responsabile della manutenzione potrebbe dover pagare costi aggiuntivi per accelerarne la consegna, a volte con un costo aggiuntivo di diverse migliaia di dollari. Anche quando le maniche giungono presso lo stabilimento, il personale può impiegare più di 12-24 ore per sostituirle completamente. Oltre al costo imprevisto di sostituzione delle maniche e al trasporto accelerato per ottenerle in tempi brevi, un altro costo significativo da considerare è il costo orario della perdita di produzione. In alcune strutture e settori, una tale condizione potrebbe costare all'impianto ben oltre 250.000 dollari in perdite di produzione!

Tempi di fermo ridotti al minimo

Parte delle difficoltà di ridurre al minimo i tempi di fermo sia pianificati che non pianificati sta nel ridurre le ore di lavoro necessarie per effettuare il cambio del filtro, prolungando allo stesso tempo la durata di vita utile dei filtri stessi. Unendo questi due elementi, la maggiore durata di vita utile del filtro e una sostituzione più rapida ridurranno i costi di fermo. Data questa realtà, negli ultimi anni si è verificato un passaggio dall'acquisto di filtri a maniche convenzionali all'acquisto di filtri a maniche pieghettate per il funzionamento dei collettori a maniche.

Punti a favore dei filtri a maniche pieghettate

I filtri a maniche pieghettate uniscono i vantaggi funzionali dei filtri a maniche convenzionali ai vantaggi della tecnologia dei filtri a cartuccia. I setti filtranti a maniche pieghettate sono disponibili in poliestere spunbond, membrana in ePTFE e nanofibre su spunbond.  Ognuna di queste opzioni relative ai setti può ottimizzare l'efficienza del filtro a maniche pieghettate. I setti filtranti a maniche pieghettate assicurano una maggiore efficienza e più materiale filtrante in un pacco filtrante che è molto più corto di un filtro a maniche convenzionale. Come risultato di queste caratteristiche, i filtri a maniche pieghettate possono durare in media 2-3 volte in più di un filtro a maniche tradizionale.

In che modo le maniche pieghettate riducono i tempi di fermo

Con la sostituzione diretta dei filtri a maniche e delle gabbie tradizionali, i filtri a maniche pieghettate garantiscono una maggiore durata di vita utile del filtro e una minore manutenzione. Durante la sostituzione del filtro, il personale dello stabilimento non dovrà rimuovere una gabbia di supporto del filtro e successivamente una manica filtrante. L'installazione e la rimozione dei filtri a maniche pieghettate è più rapida e semplice grazie alla progettazione monoblocco delle maniche pieghettate. La facilità di installazione riduce anche l'esposizione alle polveri del personale addetto alla manutenzione dato che si tratta di un processo di ricambio notevolmente più pulito. 

L'eliminazione della gabbia e l'utilizzo di filtri a maniche pieghettate più corti semplifica l'installazione e riduce la sostituzione richiedendo molto meno tempo. Ciò diminuisce i tempi di produzione persi oltre ai i costi di manutenzione e manodopera legati alla sostituzione di filtri a maniche e delle gabbie tradizionali.

La lunghezza più corta dei filtri a maniche pieghettate offre anche una zona di rilascio più ampia che favorisce la caduta del materiale, consentendo la fuoriuscita di particelle più pesanti e più abrasive nello spazio aperto, mentre le polveri più leggere vengono filtrate dai setti efficienti. Ciò riduce significativamente la potenziale abrasione sui filtri a maniche pieghettate, aumentandone la durata di vita utile e riducendo i tempi di fermo associati all'abrasione delle maniche.

Il filtro a maniche pieghettate può anche garantire una caduta di pressione significativamente più bassa rispetto ai filtri a maniche tradizionali. L'aumento di superficie del filtro e la maggiore permeabilità del setto filtrante pieghettato permettono al flusso d'aria di circolare più facilmente. Un determinato volume di aria per unità di tempo (CFM) può essere trattato con una caduta di pressione inferiore, traducendosi in un risparmio energetico. Inoltre, un minor consumo energetico significa avere costi operativi minori, a vantaggio del budget operativo dello stabilimento.

Studi dimostrativi relativi al ruolo delle maniche pieghettate nella riduzione dei tempi di fermo

Un impianto di produzione a sud-ovest degli Stati Uniti stava affrontando dei significativi tempi di fermo legati al proprio collettore a maniche su un'applicazione di essiccazione. Data la natura abrasiva dell'applicazione, il personale doveva sostituire le maniche filtranti ogni cinque settimane. I tempi di fermo non pianificati hanno comportato perdite in media di circa 20.000 dollari l'ora; tenendo conto che ciascuna sostituzione richiede 12 ore, le perdite associate a questo collettore a maniche si stava avvicinando a 250.000 dollari per ogni evento.

Il passaggio ai filtri a maniche pieghettate offriva non solo una maggiore capacità filtrante in superficie, ma anche una configurazione del filtro più corta. I filtri a maniche pieghettate hanno inoltre permesso al cliente di far funzionare il collettore a maniche con un calo di pressione inferiore, eliminando quasi del tutto il problema di abrasione del filtro a maniche dell'impianto.

La frequenza dei cambi di filtro è migliorata, passando da un cambio ogni 5 settimane a uno ogni 24 mesi e il tempo necessario per realizzare effettivamente un cambio di filtro è passato da 12 ore a sole 4 ore. Le maniche pieghettate non solo sono hanno avuto una vita utile più lunga, ma anche i tempi di manutenzione per sostituirle sono stati notevolmente ridotti, consentendo a questo cliente di ridurre al minimo i tempi di produzione persi.

Se da una parte prestiamo più attenzione ai tempi di fermo per una buona ragione, occorre tenere presente il valore aggiunto che i filtri a maniche pieghettate possono offrire nelle applicazioni. Raggiungendo una maggiore efficienza, una minore caduta di pressione stabilizzata e una durata di vita utile del filtro incrementata, è possibile migliorare significativamente le operazioni nello stabilimento riducendo i tempi di fermo pianificati e non pianificati.