Progettazione impianti industriali

“L’approccio di Granzotto alla progettazione degli impianti per l’industria alimentare e chimica”

Fattori da considerare nella progettazione Nell’ambito di un intervento per la realizzazione di un nuovo impianto o per la modifica di un impianto esistente, la prima operazione che si deve necessariamente affrontare è la progettazione. La progettazione di un impianto industriale che prevede la gestione e la movimentazione di fluidi è una fase di cruciale importanza che, se eseguita rigorosamente, consente di minimizzare i costi e i tempi dell’intervento, nonché di garantire una maggiore affidabilità nelle successive fasi di esercizio. I principali fattori da considerare nel corso della progettazione impiantistica sono quattro.

  1. Gli obiettivi e le esigenze del cliente
    La prima fase di qualsiasi progetto è quella relativa alla definizione degli obiettivi, dei target prestazionali e delle priorità progettuali. Non è saggio procedere con la progettazione dell’impianto se non sono chiari a tutti gli attori coinvolti gli obiettivi da raggiungere.
  2. La natura del prodotto trattato
    La natura del prodotto, o dei prodotti, gioca un ruolo decisivo sul dimensionamento dell’impianto, sulla scelta dei componenti e dei materiali da utilizzare. Le caratteristiche principali del prodotto da considerare in fase di progettazione sono il comportamento reologico, le proprietà chimico-fisiche, la tendenza a reagire in determinate condizioni, la tendenza a sedimentare, ecc.
  3. Gli spazi a disposizione e il layout dell’impianto esistente
    Sia nel caso in cui l’intervento sia predisposto per la realizzazione di un nuovo impianto che nel caso in cui sia rivolto all’ampliamento o modifica di un impianto esistente, la valutazione degli spazi a disposizione è un passaggio fondamentale. La progettazione dev’essere orientata al raggiungimento degli obiettivi prefissati sfruttando nel modo più efficiente lo spazio disponibile, senza rinunciare agli adeguati spazi per la manutenzione. Inoltre, nel caso di modifica di un impianto esistente, è necessario studiare attentamente le caratteristiche dell’impianto per intervenire con il minimo impatto sulla produzione.
  4. I requisiti normativi e di sicurezza
    Nei settori dell’industria alimentare e chimica, in particolare, la produzione è vincolata al rispetto di determinati requisiti normativi, i quali variano a seconda dei prodotti trattati e delle caratteristiche del processo. Abbiamo visto un esempio dell’impatto di tali normative nell’articolo “Igiene di processo nell’industria alimentare: l’attività chimica nei sistemi CIP”. In fase di progettazione è imperativo considerare attentamente le normative di riferimento per garantirne il rispetto durante la produzione. Parallelamente, in ogni settore, devono essere rispettati i requisiti in materia di sicurezza sul luogo di lavoro, operando, se necessario, scelte progettuali per diminuire i rischi associati alla produzione, come la ridondanza della sensoristica e dei sistemi di sicurezza o il sovradimensionamento delle componenti. Di questo specifico aspetto abbiamo fatto un focus nel “Caso studio: l’importanza della sicurezza nell’industria farmaceutica”.

Principi fondamentali di progettazione di un impianto industriale

In linea generale, la progettazione di un impianto industriale viene condotta tenendo in considerazione alcuni principi fondamentali. Innanzitutto, l’impianto dev’essere visualizzato come un insieme di elementi integrati e interagenti, organizzati per il raggiungimento di un obiettivo comune, considerando il rapporto tra uomo, macchine e ambiente, ponendo l’uomo e la propria condizione nell’ambiente di lavoro come prioritaria. In secondo luogo, ogni progetto dovrebbe avere come primo scopo quello di ottimizzare il bilancio economico dell’impresa che effettua l’investimento per tutta la vita utile dell’impianto, senza sacrificare qualità e sicurezza delle lavorazioni. Infine, tutti gli impianti sono caratterizzati da flussi di materiali, macchine, uomini, servizi e informazioni. Tali flussi devono essere studiati e ottimizzati per ridurre al minimo le inefficienze e i fenomeni di intasamento che possono verificarsi durante l’esercizio.

L’attenzione alla progettazione di Granzotto

Granzotto progetta e realizza da oltre 50 anni impianti per l’industria alimentare e chimica, con particolare interesse alla movimentazione dei fluidi di processo. La progettazione dei sistemi per la movimentazione dei fluidi richiede grande esperienza e competenze ingegneristiche specifiche. La progettazione di un impianto viene condotta da Granzotto per fasi. Ogni fase termina con la condivisione della documentazione progettuale realizzata per aggiornare costantemente il cliente sullo sviluppo del progetto, discutere le scelte progettuali operate e recepire eventuali feedback. Prima di procedere con la fase successiva Granzotto si assicura che le scelte operate siano condivise e accettate. Le fasi principali della progettazione condotta da Granzotto sono generalmente tre:

  1. Definizione obiettivi del progetto In questa prima fase Granzotto instaura un dialogo con il cliente per comprendere gli obiettivi e il perimetro dell’intervento. Non si tratta di una comunicazione unidirezionale, bensì di un dialogo costruttivo per definire, sfruttando anche l’esperienza dei tecnici Granzotto, quello di cui il cliente ha bisogno e quello che in linea di massima è necessario fare per ottenerlo.
  2. Realizzazione diagrammi di flusso
    In questa fase Granzotto progetta l’impianto realizzando diagrammi di flusso a blocchi (block flow diagrams, BFD), diagrammi relativamente semplici composti da rettangoli e linee che indicano i principali flussi di materia e/o energia, e successivamente diagrammi di flusso di processo (process flow diagrams, PFD), diagrammi più complessi che rappresentano le principali operazioni unitarie e le linee di flusso. Al termine di questa fase è possibile effettuare un primo controllo per verificare se il progetto incontra le aspettative del cliente.
  3. Dimensionamento dell’impianto
    Il dimensionamento consiste nel calcolo dei parametri di natura geometrica e fisica che andranno a caratterizzare ogni componente dell’impianto per poter garantire le prestazioni target e minimizzare i costi dell’intervento. La fase progettuale prevede la realizzazione degli schemi del piping (piping and instrumentation diagrams, P&ID), diagrammi che rappresentano ogni tubazione contrassegnata dalla relativa classe e dal diametro, nonché le posizioni delle valvole e degli strumenti. In questa fase Granzotto si occupa sia della progettazione dell’impianto in senso stretto che dei servizi ausiliari di processo ritenuti necessari (refrigerazione, distribuzione vapore, distribuzione aria compressa, distribuzione azoto, trattamento acqua, ecc.). Una progettazione effettuata con rigore è fondamentale per la buona riuscita dell’intervento. L’investimento iniziale destinato alla progettazione viene ampiamente ripagato nel corso delle fasi di realizzazione dell’impianto e di esercizio. La progettazione, come già accennato, dev’essere condotta innanzitutto con lo scopo di soddisfare le esigenze del cliente e i target prefissati, ma è altrettanto fondamentale garantire l’affidabilità dell’impianto nel tempo e la riduzione dei costi di manutenzione. Una progettazione ben eseguita consente di ridurre la probabilità di incorrere in problematiche inaspettate durante la fase di realizzazione dell’impianto, problematiche che porterebbero all’aumento dei costi e dei tempi di intervento. In secondo luogo, una progettazione ben eseguita si traduce tipicamente in una minor incidenza di malfunzionamenti durante l’avviamento e la regolare produzione, e di conseguenza in una riduzione dei costi operativi. Complessivamente, una buona progettazione consente di realizzare un impianto più affidabile e in grado di mantenere le prestazioni target più a lungo nel tempo.

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