Grazie a PlantPAx di Rockwell Automation, la svedese SNoK AB, con oltre 70 anni di competenza nel settore dell’automazione industriale, ha messo a punto una soluzione ad alto risparmio energetico per il settore farmaceutico.
L’azienda svedese SNoK AB, con oltre 70 anni di competenza nel settore dell'automazione industriale, ha messo a punto una soluzione ad alto risparmio energetico per il settore farmaceutico grazie a PlantPAx di Rockwell Automation, superando i limiti delle tradizionali soluzioni HVAC in uso e permettendo un risparmio fino al 25% dei costi energetici.
di Luigi Ortese
SNoK AB, abbreviazione di Skoglund, Nilsson och Kennedy, è guidata da tre esperti ingegneri e soci fondatori che globalmente mettono a disposizione delle aziende oltre 70 anni di competenza nel settore dell'automazione industriale.
SNoK AB propone ai propri clienti un approccio strutturato all’automazione. Anziché attendere che il progetto di una linea di processo sia completata per iniziare a pensare all’automazione, l’azienda preferisce adottare un approccio diverso. L’esperienza in tema di industria di processo, sistemi frigoriferi, produzione di biogas, sistemi di condizionamento e altro, permette loro di intervenire in una fase molto precoce. Ed è proprio questa peculiarità che ha portato allo sviluppo di una soluzione per il controllo dei sistemi HVAC, di raffreddamento/congelamento e di monitoraggio climatico, specifica per il settore farmaceutico. Queste soluzioni, che prevedono l’utilizzo di hardware e software Rockwell Automation (www.rockwellautomation.com), non solo permettono di risparmiare notevoli quantità di energia, ma anche di controllare con maggior precisione le condizioni ambientali critiche.
FOCUS SULL’EFFICIENZA
Il controllo ambientale nel settore farmaceutico è molto importante e nella maggior parte dei casi i sistemi HVAC si basano su soluzioni “collaudate e affidabili” di tipo black-box largamente diffuse nel mondo. Il limite di queste soluzioni sta nell’approccio al controllo ambientale che è molto datato, di difficile regolazione e gestione oltre che operativamente molto costoso.
I sistemi HVAC consumano molta energia e forniscono ambienti controllati per applicazioni farmaceutiche. La maggior parte dei sistemi HVAC sono dotati di sistemi di controllo preconfigurati che raramente garantiscono un’elevata efficienza energetica o prestazioni specifiche.
“Il controllo della temperatura e dell’umidità in un impianto farmaceutico è di fondamentale importanza”, spiega Liam Kennedy, cofondatore e responsabile Sistemi di controllo in SNoK AB, “e ci sono molte soluzioni ad alto consumo energetico, ovvero a costi elevati, che alternano raffreddamento e riscaldamento. Molte aziende desiderano massimizzare l’efficienza energetica e nel contempo avere un accesso completo al processo e a tutti i parametri, cosa che le attuali soluzioni black box non permettono di fare o per lo meno non a un livello soddisfacente”. Con le tipiche soluzioni HVAC per l’industria farmaceutica, quando la temperatura esterna è bassa il sistema aspira l’aria e la riscalda, mentre quando fa caldo, la raffredda e quindi la riscalda nuovamente per asciugare l’umidità. Come si può immaginare si tratta di un processo ad elevato consumo energetico, tuttavia questo approccio è apprezzato perché basato su un ciclo costante di aria in entrata e in uscita. Naturalmente sarebbe possibile riutilizzare una parte dell'aria che esce dall’impianto per il ricircolo e questo permetterebbe di ridurre significativamente il consumo energetico ma, al tempo stesso, renderebbe difficile il controllo e il mantenimento dei differenziali di pressione positiva richiesti nelle aree di produzione sterili.
“La nostra soluzione permette di fare entrambe le cose”, spiega Kennedy. “Abbiamo fatto in modo che gli utenti possano utilizzare l'aria di ricircolo e combinarla con l'alimentazione esterna e nel contempo mantenere costante la pressione senza alcun rischio per la produzione.
“Il modo più economico per riscaldare o raffreddare un edificio è quello di riutilizzare l’aria”, continua, “ma, a causa dell’umidità, è necessario variarne la quantità ed avere costantemente la giusta combinazione di aria interna ed esterna”.
Un tradizionale economizzatore di flussi analizza l’aria esterna e agisce in base al suo grado di umidità e temperatura; se troppo umida o troppo calda entra in modalità ricircolo, se sufficientemente fredda o secca, aspira aria dall’esterno per riscaldarla con un dispiego notevole di energia. La scelta è quindi esclusivamente limitata tra ricircolo completo o l’utilizzo di aria esterna.
“Con gli approcci di tipo tradizionale sorge anche un altro tipo di problema: l’inaffidabilità dei sensori in presenza di tassi di umidità superiori al 90%”, afferma Kennedy, “questo problema ha creato l’esigenza del passaggio dall’uso dell’aria esterna a quella riciclata. Gli operatori sono costretti a utilizzare tutto o niente proprio perché non possono contare sui sensori”.
La soluzione offerta da SNoK AB agli utenti assicura una serie di vantaggi, tra i quali il fatto di poter rinunciare all’approccio “black box”.
UN APPROCCIO INNOVATIVO
“Quando eroghiamo l'aria sappiamo che dobbiamo farlo a livelli di temperatura e umidità specifici, ma ci preoccupiamo solo della temperatura dell'aria esterna”, sostiene Kennedy. “Se si conosce il tasso di umidità dell’aria di ritorno, è possibile regolare l’umidità dell'aria esterna sulla base di una relazione tra aria di base/temperatura/umidità. Questo elimina la dipendenza da sensori esterni inaffidabili”.
“Controlliamo il sistema sulla base dei tassi di umidità dell’aria fornita (in entrata) e di quella di ritorno (in uscita)”, continua. “Grazie alla regolazione costante tra aria di ritorno e aria esterna, siamo in grado di ottenere la temperatura e l’umidità richieste, riducendo il consumo di energia ed evitando sbalzi di pressione. In parole povere, se l'aria che entra nell’impianto è leggermente umida, attingiamo a seconda del caso o dall’aria di ricircolo o da quella esterna fino ad ottenere le condizioni desiderate e, poiché utilizziamo al massimo l’aria in uscita, il consumo di energia è molto ridotto”.
“Al centro delle soluzioni sviluppate da SNoK AB, ci sono i controllori di automazione programmabili (PAC) Allen-Bradley ControlLogix e CompactLogix di Rockwell Automation, collegati al resto del sistema tramite dei Point I/O sempre Allen-Bradley. L’intera soluzione di controllo HVAC è visibile all'utente e i componenti della soluzione per il controllo di processo PlantPAx di Rockwell Automation ne sono alla base. Non cerchiamo di nascondere le nostre soluzioni tecnologiche, è tutto alla luce del sole... non vi sono black box, non vi è nulla di nascosto”.
Le ventole sono controllate dalle unità Allen-Bradley PowerFlex 753 e l’interfaccia uomo macchina locale è fornita dai pannelli PanelView Plus Allen-Bradley mentre il sistema SCADA è FactoryTalk View SE, che offre completa visibilità sul controllo di processo basato su moduli di controllo e maschere PlantPAx di facile programmazione.
La parte finale dell'equazione è data dall’interfaccia con la rete tramite gli switch Stratix 8000. “Riscontro un enorme beneficio dall’uso di questi switch Stratix”, spiega Kennedy. “In molte situazioni è necessario investire molto tempo per configurare degli switch Ethernet. Le soluzioni di automazione richiedono reti Ethernet specifiche e se lo switch non è funzionale a queste esigenze è necessario lavorare sui protocolli”.
“Gli switch Stratix, invece, consentono di definire il tipo di connessione (per esempio ad alta priorità di traffico) e lo switch automaticamente fornisce la larghezza di banda necessaria. Basta configurare lo switch ed è finita: è fantastico. Non ho mai avuto problemi. Ho la certezza che quando si collega tutto, funziona tutto. Anche l'utilizzo di cavi Ethernet standard contribuisce a semplificare tutta la faccenda”.
I RISULTATI OTTENUTI
“La soluzione che abbiamo sviluppato ha un potenziale di risparmio energetico del 20-25%”, sostiene Kennedy, “benché la cifra esatta dipenda dalle condizioni ambientali. Tuttavia siamo tranquilli nello stimare almeno il 15% di risparmio nel corso dell'anno che, in un'estate umida, potrebbe salire fino al 25%. Siamo anche sicuri che il costo dell'impianto verrà recuperato in meno di due anni”.
La soluzione offre agli utenti una serie di vantaggi tra i quali il fatto di poter rinunciare all’approccio “black box”. “L'intera soluzione di controllo HVAC è sotto gli occhi dell’utente”, spiega Kennedy. “Abbiamo sviluppato il sistema sulla base dei componenti della soluzione di controllo di processo PlantPAx di Rockwell Automation. Non cerchiamo di nascondere le nostre soluzioni dietro una tecnologia non accessibile, è un sistema aperto... non black box, non c’è niente di nascosto e il cliente può vedere tutto; abbiamo perfino condiviso il codice e i componenti standard. Gli utenti potrebbero rivolgersi a dei consulenti o direttamente a Rockwell Automation, per essere supportati nel caso decidessero di cambiare il fornitore”.
Tra gli altri vantaggi del sistema c’è sicuramente quello di disporre di una soluzione di allarme completa e dettagliata che permette l'identificazione immediata dei livelli di allarme o dei guasti. Il sistema è anche altamente configurabile secondo esigenze specifiche ed è ideale per gli ambienti GxP. SNoK AB si avvale di controlli industriali di alta qualità in tutto il mondo e offre una garanzia di 20 anni sui ricambi.
SNoK AB ha anche sviluppato un abbattitore/congelatore e un sistema di monitoraggio climatico per i magazzini farmaceutici. Tutte e tre le soluzioni utilizzano una tecnologia comune interamente basata su componenti Rockwell Automation; il monitoraggio avviene tramite FactoryTalk Historian SE che fornisce dati storici e trend sui quali prendere le decisioni di processo e da FactoryTalk VantagePoint EMI che visualizzati i dati e li rende accessibili e di facile comprensione per l’utente che, se ne ha la necessità, può anche andare più in dettaglio.
SOLUZIONI IN PRIMO PIANO
La soluzione PlantPAx di Rockwell Automation installata comprende:
• PAC (Programmable Automation Controller) Allen-Bradley ControlLogix e Allen-Bradley CompactLogix
• Allen-Bradley Point I/O
• Switch gestiti Stratix
• PowerFlex Allen-Bradley
• FactoryTalk View SE
• Allen-Bradley PanelView Plus HMI
• Maschere e oggetti di controllo PlantPAx
• FactoryTalk Historian SE
• FactoryTalk VantagePoint EMI
BENEFICI IN SINTESI
• Fino al 25% di riduzione del consumo energetico
• Ritorno dell’investimento in media entro due anni
• Maggiore indipendenza dai sensori sensibili all'umidità
• Rimozione di problemi di pressione dovuti alla combinazione di aria interna/esterna
• Controllo e piattaforma software aperti
• Soluzione di controllo visibile per l’operatore, non è necessario avere tecnici specializzati
“La soluzione che abbiamo sviluppato ha un potenziale di risparmio energetico del 20-25%”, sostiene Liam Kennedy, cofondatore e responsabile Sistemi di controllo in SNoK AB.