In che modo la calibrazione migliora l'ottimizzazione

A causa dell'andamento variabile dei prezzi delle materie prime, le industrie devono affrontare la sfida rappresentata dalla necessità di adattarsi ai tempi e ai margini di profitto. Uno dei pochi modi per contenere i costi in qualsiasi industria è diventare più snelli ed efficienti.

Uno dei modi migliori per contenere tali costi consiste nell'individuare gli sprechi nei processi. Il che implica la necessità di apportare parecchie modifiche per essere certi, dal punto di vista della strumentazione, di ottenere i valori di temperatura e pressione ottimali per una produzione di alta qualità e un impiego efficiente dei fattori di produzione.

La calibrazione delle apparecchiature migliora l'ottimizzazione e la qualità e ciò vale anche per le altre industrie per processo, siano esse di lavorazione di sostanze chimiche, di produzione di energia nucleare, farmaceutiche oppure di produzione della cellulosa e della carta. Gli stabilimenti di produzione per processo necessitano di centinaia o perfino migliaia di dispositivi sofisticati che eseguono una innumerevole serie di operazioni di importanza cruciale in modo continuo, accurato e affidabile. Questi dispositivi, a loro volta, necessitano di ispezioni, test, calibrazioni e riparazioni con cadenza periodica.

Secoli di esperienza in ambito industriale hanno dimostrato il valore di una documentazione accurata dei dettagli di tali ispezioni, test, calibrazioni e riparazioni. Le aziende e gli enti statali richiedono spesso il mantenimento di una documentazione molto dettagliata per garantire che ai clienti siano forniti prodotti di indubbio valore e che siano tutelate la salute e la sicurezza dei cittadini.

Tuttavia, le procedure tradizionali di test, calibrazione e documentazione richiedono un notevole impegno di manodopera e, data la carenza di offerta di operatori esperti, i team ridimensionati spesso scelgono di rimandare la calibrazione periodica. Gli ultimi studi di settore indicano che team di minori dimensioni possono eseguire e documentare in modo accettabile la calibrazione dei dispositivi a costi complessivi inferiori, con ulteriori vantaggi in termini di produttività e affidabilità operativa.

In genere, la calibrazione viene eseguita laddove si trova il dispositivo (calibrazione in loco) oppure presso un rivenditore di strumentazioni.

Suggerimento professionale:

Quando viene fabbricato uno strumento da campo, sia l'elemento primario che il trasmettitore (o l'attuatore, se si tratta di una valvola di controllo) vengono calibrati in fabbrica e le informazioni di calibrazione vengono fornite con l'unità. Questi dati di calibrazione spesso vengono perduti. L'immissione di queste informazioni nella documentazione di calibrazione centralizzata allorché il dispositivo viene messo in servizio deve essere un'attività ordinaria e non solo finalizzata all'efficienza.

La centralizzazione delle informazioni di calibrazione garantisce che le conoscenze rimangano disponibili all'interno dello stabilimento anche se i team cambiano.

La maggior parte della strumentazione da campo è costituita da due parti: un elemento primario e un trasmettitore.

• Gli elementi primari includono tubi di flusso, diaframmi di misura, sensori di pressione, sensori chimici a umido quali sonde di pH, ORP e conducibilità, misuratori di livello di tutti i tipi, sonde di temperatura e altri ancora. Gli elementi primari generalmente producono un segnale, di solito una tensione, una corrente o una resistenza, proporzionale alla variabile che devono misurare, come ad esempio il livello, il flusso, la temperatura, la pressione o la struttura chimica. Gli elementi primari sono collegati all'ingresso dei trasmettitori di campo.
• I trasmettitori di campo includono dispositivi di pressione, temperatura e flusso. Elaborano il segnale generato dall'elemento primario, prima caratterizzandolo in formato lineare e applicandovi i coefficienti di conversione in unità di misura tecniche e poi trasmettendolo in formato analogico (solitamente 4-20 mA DC) o digitale (di solito quello di qualche tipologia di fieldbus).

Dispositivi analogici

I dispositivi analogici, spesso chiamati dispositivi di "loop 4-20 milliampere", sono così denominati in quanto trasmettono un segnale che è una rappresentazione elettrica "analoga" alla grandezza fisica misurata (ad esempio la temperatura). Trasmettono una corrente elettrica proporzionale (analoga) all'intensità di una grandezza fisica misurata, con 4 milliampere di corrente a rappresentare il valore minimo della scala e 20 milliampere a rappresentare il valore massimo della scala.

Sebbene molti aspetti del sistema siano ormai digitali, i dispositivi analogici sono ancora impiegati in tutti gli ambiti della produzione per processo.

Dispositivi digitali

I dispositivi digitali convertono un valore fisico misurato in un segnale digitale. Nel settore dei processi vengono utilizzati molti metodi diversi di codifica digitale, tra cui Foundation Fieldbus, Profibus e HART.

È credenza assai diffusa che i dispositivi da campo (digitali) fieldbus non necessitino di calibrazione. In realtà non è così. Sebbene un segnale fieldbus (Foundation Fieldbus, Profibus o HART collegato) fornisca informazioni diagnostiche, non ne fornisce sulla precisione del dispositivo, né verifica che il dispositivo stia riportando il processo in modo accurato e preciso.

I 3 migliori strumenti di calibrazione per mantenere snelli i processi

1. Calibratore multifunzione con funzione di documentazione Fluke 754 con funzionalità HART e procedure di calibrazione automatizzate e, naturalmente, conforme a rigorosi standard di sicurezza.
2. Calibratore di pressione di precisione Fluke 721: ad alta precisione con sensori con doppio isolamento per applicazioni di misura fiscale del gas.
3. Calibratore per manometro di precisione Fluke 700G: di alta qualità e resistente per risultati dei test rapidi e accurati.

Valvole di controllo

Le valvole di controllo sono dotate di attuatori che richiedono anch'essi la calibrazione per adattarsi all'usura, alla sostituzione delle guarnizioni della valvola in caso di perdite e agli effetti di adesione o "attrito statico". Spesso queste valvole, se non sono state azionate regolarmente, devono essere sottoposte a un test di corsa completa o parziale per garantirne il funzionamento affidabile.

Autorizzazioni e documentazione

Le attività amministrative, dall'ottenimento delle autorizzazioni alla documentazione e archiviazione dei risultati, possono aumentare i tempi e i costi necessari perfino per eseguire una calibrazione in loco. Ian Verhappen, Industrial Automation Networks, ed ex Presidente di Fieldbus Foundation User Group ha dichiarato: "In molti casi, ottenere tutta la documentazione necessaria (permessi, isolamento, ecc.) richiede più tempo che per eseguire il lavoro stesso."

Problemi relativi alla documentazione della calibrazione

La documentazione di una calibrazione consiste tradizionalmente nell'utilizzare un registro in cui riportare manualmente la data e l'ora, le letture precedenti e successive alla calibrazione e qualsiasi altra osservazione fatta dai tecnici. Sorprendentemente, molti stabilimenti continuano a documentare a mano l'attività di calibrazione. Tuttavia, la documentazione cartacea presenta molti inconvenienti.

In primo luogo, produce e ripropone gli errori. I dati nella documentazione redatta a mano sono spesso illeggibili o incompleti. Le strutture che utilizzano un sistema CMMS (Computerized Maintenance Management System) devono quindi tenere conto del tempo aggiuntivo necessario per inserire manualmente i dati scritti a mano, con ulteriori possibilità di errori.

Cambiamento del personale

Un altro inconveniente per la calibrazione è il cambiamento del personale.

Negli anni '80 sono stati effettuati tagli al budget e licenziamenti. Il personale tecnico, addetto alla manutenzione e operativo è stato notevolmente ridotto e si è imposta, una nuova filosofia, basata sul concetto di "produzione snella", tuttora in voga soprattutto nelle economie sviluppate.

I team più piccoli hanno meno tempo da dedicare al mentoring e alla formazione sul campo, al punto che le conoscenze specifiche di apparecchiature e sistemi non vengono trasferite efficacemente dalla singola risorsa all'azienda. Quando gli operatori e i tecnici più anziani vanno in pensione, portano con sé le loro conoscenze delle apparecchiature e dei sistemi.

"Ogni giorno, alle 16 in punto, le conoscenze aziendali dello stabilimento escono dal portone principale, talvolta senza fare più ritorno", ha dichiarato il Chief Instrumentation and Controls Engineer di una grande raffineria del Midwest degli Stati Uniti.

Nel frattempo, molti stabilimenti hanno ancora bisogno di due tecnici per ogni calibrazione in loco, uno presso il trasmettitore e uno presso il sistema di controllo. La Fieldbus Foundation stima che la messa in servizio richiede due tecnici per minimo due ore.

Utilizzo di calibratori multifunzione con funzione di documentazione

Una nuova generazione di strumenti di calibrazione sul campo "più intelligenti" sta aumentando la produttività degli operatori, riunendo più strumenti in un unico dispositivo e svolgendo funzioni che vanno al di là dei test e delle misurazioni di base, come l'assistenza per le attività di analisi e documentazione.

I calibratori di processo multifunzione con funzione di documentazione sono strumenti di misura elettronici portatili che riuniscono più operazioni e funzioni di calibrazione in un unico dispositivo, generando, simulando e misurando pressione, temperatura e un'ampia varietà di segnali elettrici ed elettronici.

Vantaggi:

• Meno strumenti sui quali i tecnici devono essere formati e devono portare sul campo
• Processi di calibrazione e output dei dati simili su più dispositivi anziché un processo di calibrazione diverso che aquisisce un set di dati diverso da ciascuno strumento e dispositivo
• Le procedure automatizzate sostituiscono molte operazioni di calibrazione manuale
• Non è necessario un secondo tecnico che registri lo stato precedente e successivo alla calibrazione del dispositivo da campo.
• Tempi di calibrazione più rapidi per ciascun dispositivo
• Calcolo dell'errore di un singolo strumento al posto della somma degli errori di diversi strumenti

Impiego di percorsi di calibrazione

Il maggiore risparmio derivante dall'uso di un calibratore con funzione di documentazione deriva dallo strumento Route Manager integrato nel dispositivo. L'uso di un singolo set di permessi e documenti cartacei per un'intera serie di calibrazioni riduce notevolmente i costi.

Implementazione di una gestione delle risorse, di una gestione della calibrazione o di un sistema CMMS (Computerized Maintenance Management System)

A differenza della documentazione cartacea, i dati del calibratore non sono mai illeggibili, ambigui o incompleti. I dati dei calibratori con funzione di documentazione possono essere scaricati direttamente in un'ampia varietà di sistemi CMMS diversi senza alcuna trascrizione o archiviazione.

Poiché i calibratori di processo con funzione di documentazione registrano automaticamente lo stato precedente alla calibrazione e quello successivo alla calibrazione di ciascun dispositivo da campo in loco e possono essere utilizzati da un unico tecnico, le procedure basate sul percorso dei calibratori con funzione di documentazione consentono di risparmiare fino al 50% del tempo e dei costi rispetto ai tradizionali metodi di calibrazione manuale con singoli dispositivi. In altri termini, lo stesso team "snello" può eseguire il doppio delle calibrazioni in un dato periodo di tempo.

La gestione di un team "snello" con i metodi operativi tradizionali è fortemente soggetta a errori. Semplicemente, le calibrazioni non vengono eseguite nel modo appropriato. Invece di ignorare il problema incombente, valutate in che modo è possibile aumentare l'efficienza delle procedure esistenti.

Implementate la calibrazione basata sul percorso, la documentazione elettronica e la gestione dei dati CMMS, Verranno eseguite più calibrazioni in modo più coerente, le conoscenze verranno trasferite dalla singola risorsa al team e all'azienda e aumenteranno sia la produttività che la qualità.

La calibrazione di più strumenti nell'arco di un percorso riduce il costo di ciascuna calibrazione rispetto alla calibrazione individuale dei singoli strumenti.

Oltre al risparmio sui costi di manutenzione, i costi legali e le perdite di ricavi derivanti da incidenti possono essere ingenti. Procedure appropriate di manutenzione della calibrazione contribuiscono a ridurre la probabilità di tali incidenti. Qualora si verificasse incidente, una documentazione accurata delle calibrazioni può rappresentare un vantaggio per la difesa in caso di azione legale nei confronti dello stabilimento così come una documentazione scadente può porre un'organizzazione in una posizione giuridica più vulnerabile.