Op het gebied van nanotechnologie is het Van Leeuwenhoek Laboratorium (VLL) van TNO in Delft een van de grootste (cleanroom)onderzoeksfaciliteiten van Nederland. Het onderzoek hier omvat onder meer onderzoek naar optica en instrumentatie voor de lucht- en ruimtevaart. Een van de uitdagingen hierbij is om een omgeving te creëren die zoveel mogelijk lijkt op de ruimte buiten onze atmosfeer. Dit betekent dat er gestreefd moet worden naar een zo hoog mogelijk vacuüm en zeer lage temperaturen tot -160 °C of kouder in grote tanks waarin de tests worden uitgevoerd. Na deze tests wordt de ruimte opnieuw verwarmd met grote hoeveelheden (5 tot 6 kubieke meter) perslucht.

Franco Brouwer is projectleider technologie (CREF: Corporate Real Estate & Facilities) bij TNO en in deze functie onder meer verantwoordelijk voor het onderhoud en de aanpassingen aan de installaties. Binnen CREF was Teun Brussee verantwoordelijk voor de technische aspecten bij TNO, dat toezicht hield op dit project. Hij zegt: 'De perslucht die we gebruiken om de tanks opnieuw te verwarmen en onder druk te zetten, moet uiterst droog zijn.' Elk watermolecuul dat met de perslucht binnendringt, kan zich mogelijk op het meetobject afzetten. Als het om te veel moleculen gaat, kunnen deze ten eerste de meetresultaten van de tests verstoren en bovendien ernstige schade toebrengen aan de elementen waarmee we testen.

Pre-audit

Gezien de toenemende eisen aan de kwaliteit van perslucht, het groeiende aantal verzoeken om tests en de wensen van klanten met betrekking tot de beschikbaarheid van testfaciliteiten, besloot TNO dat het moment rijp was voor een upgrade van het persluchtsysteem.

Een eerste stap was dat Festo een pre-audit uitvoerde. Koen Leeflang is een gecertificeerd auditor en heeft ruime ervaring met het inspecteren en moderniseren van complete persluchtsystemen: 'We voeren regelmatig dergelijke audits uit bij bedrijven om een volledig overzicht te krijgen van het persluchtsysteem. Dit gebeurt volgens ISO 11011, wat ons een uitstekend uitgangspunt biedt om te bepalen waar aanpassingen nodig zijn. Voor klanten die een capaciteitsuitbreiding aanvragen, betekent dit niet altijd dat er een compressor moet worden toegevoegd. Soms ligt de oplossing in een aanpassing van de leidingen, grotere leidingen of een andere slimme oplossing waarmee grote investeringen kunnen worden vermeden. Bovendien kunnen we in vrijwel alle gevallen energiebesparende maatregelen voorstellen.

Voor TNO lag de kwestie iets gecompliceerder. Enerzijds was er de wens om de kwaliteit van de perslucht te verbeteren, anderzijds was er behoefte aan een capaciteitsuitbreiding. Uit de pre-audit bleek echter dat lang niet alle gebruikers perslucht van de hoogste kwaliteit nodig hebben. Het zou daarom onnodig duur worden om een volledig nieuw persluchtsysteem aan te leggen om alle gebruikers van zeer droge perslucht te voorzien.

Projectgroep

Uit de pre-audit en de eisen van TNO bleek dat het persluchtsysteem ingrijpend moest worden aangepast. Het was van essentieel belang om een werkgroep samen te stellen bestaande uit TNO, Festo en Royal HaskoningDHV. Deze laatste werd vertegenwoordigd door Annelies Hemmer, projectmanager voor de bouw of verbouwing van de laboratoria van TNO in Delft. 'Bij dit soort projecten houd ik me onder meer bezig met het opstellen van het projectplan en de bijbehorende begrotingen, en met het beoordelen van de haalbaarheid ervan.' 'De samenwerking met Festo en TNO is daarbij van grote waarde geweest.'

Ze vervolgt: 'In het kader van deze samenwerking stelt Festo het technische voorstel op voor de aanpassingen en uitbreidingen van het persluchtsysteem.' TNO moet beoordelen of dit inderdaad het gewenste resultaat oplevert, en op basis daarvan bekijk ik de financiële haalbaarheid van het voorstel. Zodra we het eens zijn, zet Royal HaskoningDHV de uitvoering in gang, waarbij we in overleg met de opdrachtgever de onderaannemers en leveranciers selecteren. Zo werden bijvoorbeeld specifieke schroefkoppelingen en diverse instrumenten geleverd door Festo, terwijl de luchtdrogers werden aangeschaft bij een specialist in dit soort apparatuur.

Overbodig op compressorniveau

Het voorstel van Festo was gericht op een tweeledig persluchtsysteem. Het eerste systeem levert daarbij perslucht van zeer hoge (droge) kwaliteit (klasse 2.1.1 volgens ISO 8573-1:2010). De tweede levert perslucht van normale kwaliteit (klasse 2.4.1 volgens ISO 8573-1:2010) via een eigen, afzonderlijke leiding. Een bijzonder kenmerk is dat er tussen deze twee systemen een zogenaamd 'calamiteitventiel' is geplaatst, die beide systemen indien nodig met elkaar kan verbinden. Dit voorkomt dat tests mislukken of tijdelijk moeten worden onderbroken als er een risico bestaat op een te lage druk in het persluchtsysteem (bijvoorbeeld door een te groot aantal gebruikers).

Capaciteit en kwaliteit

Om zowel de capaciteit als de kwaliteit te verbeteren, zijn er naast de drie bestaande compressoren nog een compressor en een nieuwe droger geplaatst. Koen Leeflang: 'Om met het laatste te beginnen: de nieuwe droger is een speciale adsorptiedroger waarmee een drukdauwpunt van minder dan -70 °C kan worden bereikt. Dit drukdauwpunt wordt gemeten door een eigen sensor op de droger en bovendien via een eigen drukdauwpuntsensor op de afvoerleiding. Dit, in combinatie met de nieuwe compressor, levert de uiterst droge perslucht die nodig is om de vacuümtanks onder druk te zetten. Voor andere gebruikers die over voldoende standaardperslucht beschikken, is de vierde compressor beschikbaar. Op deze manier zijn de compressoren redundant, zodat TNO haar klanten een maximale beschikbaarheid van haar systemen kan bieden.

Teun Brussee: 'Deze opstelling zorgt ervoor dat er op de juiste plek perslucht van de juiste kwaliteit beschikbaar is en dat we geen onnodige energie verbruiken om hoogwaardige perslucht te produceren op plekken waar die niet nodig is.' Het energieverbruik kan nog verder worden verlaagd door de druk te verlagen van 9 - 10 bar die we momenteel gebruiken. Bijvoorbeeld tot 7,5 bar. 'Als blijkt dat dit ook voldoende is, kunnen we hier nog een extra energiebesparende maatregel nemen.'

Samenwerking

De installatie functioneert nu naar volle tevredenheid van alle gebruikers. Daarbij kijken de drie partijen met voldoening terug op meer dan alleen een goede samenwerking. Teun Brussee: 'Dankzij Koens kennis en niet-aflatende enthousiasme zijn we tot een oplossing gekomen die aan al onze eisen voldoet: we beschikken nu over meer capaciteit, een hogere betrouwbaarheid en de gewenste kwaliteit van de perslucht.' En dat alles met een efficiënt energieverbruik. Het is geweldig als partijen zo kunnen samenwerken.