Studio di caso: un grande impianto farmaceutico risolve i problemi di umidità e contaminazione grazie a nuovi essiccatori ad adsorbimento rigenerati con ventilatore (punto di rugiada di –40 °C, privi di olio). Fornitura dell’attrezzatura, installazione e analisi dei parametri di ritorno sull’investimento (ROI) dettagliate.
Background del Cliente: Yunnan Baiyao Group Co., Ltd., principale produttore farmaceutico della provincia dello Yunnan, produce una vasta gamma di prodotti, tra cui medicina tradizionale cinese e farmaci moderni, alcuni dei quali richiedono aria compressa estremamente pulita e asciutta. L’impianto di produzione esistente del cliente serviva diverse linee produttive, ma gli essiccatori obsoleti non erano più in grado di soddisfare i rigorosi requisiti della norma ISO 8573-1 Classe. L’impianto opera 24 ore su 24, e anche brevi periodi di fermo comportano ingenti perdite ed elevati scarti di prodotto.
Problemi principali: Il cliente ha riscontrato una contaminazione ricorrente da umidità nelle linee d'aria. Gli essiccatori refrigerati esistenti consentivano occasionalmente il trascinamento di condensa, mettendo a rischio la sterilità. Poiché il sistema originale utilizzava piccoli essiccatori senza rigenerazione termica, veniva disperso un volume elevato di aria di spurgo (20–25% della portata), con conseguente spreco energetico. In condizioni di picco estive, il punto di rugiada saliva al di sopra di –20 °C, al di fuori delle specifiche richieste. Il cliente necessitava di un aggiornamento dell’essiccatore che garantisse:
- Un punto di rugiada basso e stabile (≤ –40 °C) in tutte le condizioni di carico.
- L’eliminazione della perdita di aria di spurgo (funzionamento a zero spurgo) per ridurre il consumo energetico.
- La garanzia di aria priva di olio (poiché a monte era installato un compressore ad aria a vite senza olio, che non poteva correre il rischio di contaminazione).
- L’installazione all’interno della disposizione esistente della stanza compressori, senza modifiche significative alle tubazioni.
La nostra soluzione: Abbiamo proposto un sistema di essiccazione ad adsorbimento a doppia torre con rigenerazione mediante ventilatore personalizzato per la portata dell’impianto. La fornitura comprendeva:
-
Attrezzature: Quattro unità di grande formato modello HR-350SGRD essiccatori ad adsorbimento (2100 m³/h ciascuno, equivalenti a 35 m³/min) con rigenerazione assistita da ventilatore riscaldato. Ciascun essiccatore è dotato di due torri in acciaio inossidabile riempite con un disidratante ad alta capacità (allumina attivata + setaccio molecolare). La rigenerazione avviene mediante un riscaldatore elettrico (150–200 °C) abbinato a un ventilatore ad alta efficienza che aspira aria ambiente, eliminando la necessità di utilizzare aria compressa durante la fase di spurgo. Il raffreddamento viene ottenuto mediante aria ambiente non riscaldata, attraverso lo stesso ventilatore. Di conseguenza, il consumo di aria compressa durante il funzionamento è virtualmente nullo. Il sistema è in grado di raggiungere costantemente un punto di rugiada a pressione ≤ –40 °C nelle condizioni operative standard, soddisfacendo i requisiti della classe 2 ISO 8573-1 per il contenuto di acqua.
-
Filtrazione dell'aria: Sono stati forniti filtri di prefiltrazione e post-filtrazione (filtri coalescenti di grado FDA da 0,01 μm) per garantire l’assenza totale di trascinamento di olio.
-
Sistema di controllo: Un avanzato controller PLC (Sigma Electric Controls) gestisce la commutazione delle torri, monitora il punto di rugiada (sensore in linea) e la pressione, e ottimizza la velocità del ventilatore. È stata fornita un'interfaccia a schermo tattile per visualizzare lo stato e gli allarmi. Il sistema è integrato nel DCS dell'impianto per il monitoraggio remoto.
-
Specifiche prestazionali: Gli essiccatori garantiscono un punto di rugiada a pressione di –40 °C a carico pieno (–70 °C possibile a carico parziale) con aria priva di olio (Classe ISO 1 dopo i filtri). Il ventilatore consuma soltanto 0,10 kW per m³/min, molto meno delle perdite di rigenerazione di un essiccatore senza calore.
-
Filtrazione dell'aria: I prefiltri (filtri per particolato da 0,01 μm, realizzati con materiali conformi agli standard FDA) rimuovono qualsiasi polvere residua proveniente dalla tubazione o particelle derivanti dall’usura del compressore; i postfiltri (0,01 μm) catturano eventuali fini di materiale disidratante provenienti dalle torri dell’essiccatore, garantendo un’aria di qualità sterile per le linee farmaceutiche.
-
Sistema di controllo: Un avanzato controller PLC (ad esempio Siemens S7-1200 o equivalente) gestisce la sequenza di commutazione delle torri, monitora il punto di rugiada (sensore in linea) e la pressione, e ottimizza la velocità del ventilatore. Un’interfaccia utente HMI a schermo tattile fornisce lo stato operativo e gli allarmi. Il sistema è integrato nel DCS dell’impianto per il monitoraggio remoto.
-
Specifiche prestazionali: Gli essiccatori garantiscono un punto di rugiada a pressione stabile di ≤ –40 °C a pieno carico e nelle normali condizioni ambientali. Il ventilatore di rigenerazione assorbe tipicamente 0,10–0,12 kW per m³/min di capacità dell’essiccatore, valore significativamente inferiore alla perdita di aria compressa del 15–25% tipica degli essiccatori senza riscaldamento. La qualità dell’aria in uscita soddisfa la norma ISO 8573-1 Classe 1 per l’olio (≤ 0,01 mg/m³) e Classe 2 per l’acqua (punto di rugiada a pressione ≤ –40 °C).
Figura: Linea di produzione per ambienti a contaminazione controllata (cleanroom) in un impianto farmaceutico (a scopo illustrativo).
Consegna e installazione: Il progetto ha seguito una tempistica strutturata: la progettazione del sistema e i disegni ingegneristici sono stati approvati entro 4 settimane. La prova di accettazione in fabbrica (FAT) degli essiccatori assemblati è stata completata nel nostro stabilimento prima della spedizione. La consegna sul sito è avvenuta 3 settimane dopo la FAT. L’installazione (illustrata di seguito) ha richiesto 2 settimane: montaggio, tubazioni, collegamenti elettrici e cablaggio del sistema di controllo.
Dopo l’installazione, abbiamo effettuato una fase di avviamento e messa in servizio della durata di 7 giorni, comprensiva della prova di accettazione sul sito (SAT) e della documentazione della qualifica operativa (OQ) secondo gli standard farmaceutici. I parametri (punto di rugiada, consumo energetico) sono stati registrati e hanno dimostrato un immediato rispetto dei requisiti. La formazione degli operatori e un rapporto finale di accettazione sono stati consegnati al cliente.
Risultati/Vantaggi: I nuovi essiccatori a zero spurgo hanno risolto tutti i problemi. I principali vantaggi includono:
-
Punto di rugiada stabile: Il punto di rugiada dell’aria è ora costantemente pari a –45 °C a pieno carico, con picchi che rimangono comunque al di sotto di –40 °C (contro i precedenti –20 °C).
-
Risparmio Energetico: L'eliminazione della soffiata con aria compressa ha ridotto di circa il 15% l'energia necessaria per la generazione di aria compressa (ovvero l'energia che altrimenti verrebbe sprecata sotto forma di aria di spurgo). La potenza misurata del ventilatore è pari soltanto a circa il 10% dell'energia aggiuntiva richiesta da un essiccatore privo di riscaldamento a causa delle perdite di aria di spurgo. Il risparmio annuo stimato di energia elettrica è ≈¥160,000 (basato sul costo locale industriale dell'energia elettrica di ¥0,8/kWh). A titolo di confronto, l'eliminazione delle perdite di spurgo consente generalmente un risparmio pari al 15–20% dell'energia assorbita dal compressore, valore significativamente superiore al 10–12% ottenibile con metodi di recupero termico.
-
Mantenimento ridotto: Il ciclo di rigenerazione con ventilatore funziona ininterrottamente con usura minima (nessuna valvola di spurgo sottoposta a cicli di apertura/chiusura). La durata del materiale disidratante è aumentata. Non si sono verificati interventi di manutenzione non programmati né guasti nei primi sei mesi di funzionamento continuo 24/7, indicando un'elevata affidabilità.
-
Eliminazione delle contaminazioni: Con compressori privi di olio e filtri fini, il cliente segnala zero nessun incidente legato a olio o umidità dall’entrata in servizio. La qualità del prodotto è migliorata.
Il cliente è molto soddisfatto della soluzione chiavi in mano. Metriche di prestazione sono stati registrati per dimostrare il ROI: i costi energetici sono diminuiti del ~12%. Rispetto agli essiccatori privi di riscaldamento precedenti, il consumo energetico specifico del nuovo sistema (kW per m³/min) è migliorato del 50%. Il sistema si è ammortizzato in meno di 3 anni.
Come ha affermato un ingegnere dell’impianto: " I nuovi essiccatori forniscono aria asciutta estremamente affidabile e riducono il nostro consumo di energia elettrica: esattamente ciò di cui avevamo bisogno. ”
EN
