Nel campo della nanotecnologia il Laboratorio Van Leeuwenhoek (VLL) di TNO a Delft è uno dei più grandi centri di ricerca (con camere bianche) dei Paesi Bassi. La ricerca in questo caso comprende lo studio delle ottiche e della strumentazione per il settore aerospaziale. Una delle sfide consiste nel creare un ambiente che assomigli il più possibile allo "spazio" al di fuori della nostra atmosfera. Ciò significa puntare al vuoto più elevato possibile e a temperature molto basse, fino a -160 °C o inferiori, nei grandi serbatoi in cui vengono effettuati i test. Al termine di questi test, lo spazio viene riscaldato nuovamente con grandi quantità (da 5 a 6 metri cubi) di aria compressa.

Franco Brouwer è responsabile del progetto tecnologico CREF (Corporate Real Estate & Facilities) presso TNO e, in tale veste, è incaricato anche della manutenzione e delle modifiche agli impianti. All'interno del CREF, Teun Brussee era responsabile della parte ingegneristica presso il TNO, che ha supervisionato questo progetto. Afferma: "L'aria compressa che utilizziamo per riscaldare e pressurizzare i serbatoi deve essere estremamente secca. Qualsiasi molecola d'acqua che penetri insieme all'aria compressa potrebbe potenzialmente depositarsi sull'oggetto da misurare. Se le molecole fossero troppe, potrebbero innanzitutto interferire con i risultati delle misurazioni e inoltre causare gravi danni agli elementi che stiamo testando".

Analisi preliminare

A fronte delle crescenti esigenze in materia di qualità dell'aria compressa, del numero sempre maggiore di richieste di test e delle esigenze dei clienti relative alla disponibilità di strutture di collaudo, TNO ha ritenuto che fosse giunto il momento di procedere a un ammodernamento dell'impianto di aria compressa.

Come primo passo, Festo ha effettuato un'analisi preliminare. Koen Leeflang è un revisore certificato con un'ampia esperienza nell'ispezione e nell'ammodernamento di impianti completi di aria compressa: "Effettuiamo regolarmente questo tipo di revisione presso le aziende per mappare l'intero impianto di aria compressa. Ciò avviene in conformità alla norma ISO 11011, che ci offre un ottimo punto di partenza per individuare gli aspetti che necessitano di modifiche. Per i clienti che richiedono un'espansione della capacità, ciò non significa necessariamente aggiungere un compressore. A volte la soluzione sta nel riorganizzare le tubazioni, utilizzare tubi più grandi o trovare un'altra opzione intelligente che eviti di dover sostenere ingenti investimenti. Inoltre, siamo in grado di proporre misure di risparmio energetico praticamente in tutti i casi".

Per TNO, la questione era un po' più complessa. Da un lato, si voleva migliorare la qualità dell'aria compressa; dall'altro, era necessario aumentare la capacità. Tuttavia, dall'analisi preliminare è emerso che non tutti gli utenti necessitano di aria compressa della massima qualità. Sarebbe quindi inutilmente costoso realizzare un impianto di aria compressa del tutto nuovo per fornire a tutti gli utenti aria compressa estremamente secca.

Gruppo di progetto

L'analisi preliminare e i requisiti di TNO richiedevano una profonda modifica dell'impianto di aria compressa. Era fondamentale costituire un gruppo di lavoro composto da TNO, Festo e Royal HaskoningDHV. Quest'ultima era rappresentata da Annelies Hemmer, responsabile di progetto per la costruzione o la ristrutturazione dei laboratori TNO a Delft. "In questo tipo di progetti, le mie responsabilità comprendono la redazione del piano di progetto e dei relativi bilanci, nonché la valutazione della sua fattibilità. A tal fine, la collaborazione con Festo e TNO si è rivelata di grande utilità".

Continua: "In questa collaborazione Festo elabora la proposta tecnica relativa alle modifiche e agli ampliamenti dell'impianto di aria compressa. TNO deve valutare se ciò produca effettivamente il risultato desiderato e, su questa base, io valuto la fattibilità finanziaria della proposta. Una volta raggiunto un accordo, Royal HaskoningDHV avvia la fase di realizzazione, durante la quale, di concerto con il cliente, individuiamo i subappaltatori e i fornitori. Ad esempio, i raccordi specifici e i vari strumenti sono stati forniti da Festo, mentre gli essiccatori d'aria sono stati acquistati da un'azienda specializzata in questo tipo di apparecchiature".

Ridondante a livello del compressore

La proposta di Festo verteva su un impianto di aria compressa a due livelli. Pertanto, il primo sistema eroga aria compressa di altissima qualità (secca) (classe 2.1.1 secondo la norma ISO 8573-1:2010). Il secondo eroga aria compressa di qualità standard (classe 2.4.1 secondo la norma ISO 8573-1:2010) tramite una propria tubazione separata. Una caratteristica particolare è la presenza, tra questi due sistemi, di una valvola di sicurezza in grado di collegarli all'occorrenza. Questo impedisce che i test falliscano o debbano essere interrotti temporaneamente in caso di rischio di pressione troppo bassa nell'impianto dell'aria compressa (ad esempio a causa di un numero eccessivo di utenti).

Capacità e qualità

Per garantire sia la capacità produttiva che la qualità, ai tre compressori già presenti sono stati aggiunti un altro compressore e un nuovo essiccatore. Koen Leeflang: "Per cominciare dall'ultimo, il nuovo essiccatore è un essiccatore ad adsorbimento speciale che consente di ottenere un punto di rugiada in pressione inferiore a -70 °C. Questo punto di rugiada in pressione viene monitorato dal sensore integrato nell'essiccatore e, inoltre, tramite un sensore dedicato situato sulla linea di scarico in uscita. Questo, insieme al nuovo compressore, garantisce l'aria compressa estremamente secca necessaria per pressurizzare i serbatoi del vuoto. Per gli altri utenti, che dispongono di una quantità sufficiente di aria compressa standard, è disponibile il quarto compressore. In questo modo, i compressori sono ridondanti, consentendo a TNO di offrire ai propri clienti la massima disponibilità dei propri sistemi.

Teun Brussee: "Questa configurazione garantisce che l'aria compressa della giusta qualità sia disponibile nel posto giusto e che non si consumi energia inutile per produrre aria compressa di alta qualità in luoghi dove non serve. È possibile ottenere un'ulteriore riduzione del consumo energetico abbassando le pressioni di 9 - 10 bar che utilizziamo attualmente. Ad esempio, a 7,5 bar. Se dovesse essere sufficiente anche questa soluzione, potremo adottare un'ulteriore misura di risparmio energetico".

Cooperazione

Il sistema è ora operativo con piena soddisfazione di tutti gli utenti. In questo modo, le tre parti guardano soddisfatte a quella che è stata ben più di una semplice collaborazione. Teun Brussee: "Grazie alle competenze e all'instancabile entusiasmo di Koen, siamo giunti a una soluzione che soddisfa tutte le nostre esigenze: disponiamo ora di una maggiore capacità, di una maggiore affidabilità e della qualità dell'aria compressa che desideravamo. Il tutto con un consumo energetico efficiente. È fantastico quando le parti riescono a collaborare così.