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La cappa chimica è un dispositivo che deve coniugare la tutela della salute degli operatori con efficienza operativa, facilità d’uso e di manutenzione. Il kit Eurotherm Digital Fume Hood VAV consente di applicare la tecnologia digitale alle cappe chimiche trasformandole in soluzioni pronte per ‘Transizione 4.0’ e adatte a beneficiare degli incentivi.

 

Le cappe chimiche sono il dispositivo di protezione collettiva più utilizzato nei laboratori per proteggere gli operatori dai vapori tossici e dagli spillamenti delle sostanze chimiche utilizzate.
La cappa chimica è uno strumento molto semplice per funzionamento e utilizzo, si caratterizza però per almeno tre aspetti critici. Innanzitutto, come detto, è un dispositivo di protezione collettiva, deputato a salvaguardare la salute degli operatori e quindi soggetto a regolamentazioni stringenti. In secondo luogo impatta in maniera considerevole sui costi operativi del laboratorio e sulla sostenibilità ambientale, infatti richiede molta energia per il trattamento dell’aria immessa ed espulsa dall’ambiente. Il terzo aspetto riguarda la necessità di un utilizzo consapevole ed autonomo di questi strumenti da parte degli operatori.

Cappe chimiche da laboratorio e Transizione 4.0

È possibile applicare l’approccio Industria 4.0 alle cappe chimiche?

Analizzare gli aspetti chiave del concetto di “digitalizzazione” di un dispositivo, può aiutare a giungere ad una risposta.

  • Cybersecurity – un qualsiasi sistema digitale deve garantire la sicurezza contro potenziali attacchi informatici
  • Blockchain – la tracciabilità dei principali asset deve essere univoca e certa
  • Cloud – i dati devono poter risiedere localmente oppure essere affidati a un fornitore di servizi digitali
  • Empowerment – la tecnologia deve essere al servizio di operatori e responsabili per renderli più informati ed efficienti
  • Analytics – le decisioni devono essere basate su fatti (dati) accessibili e contestualizzati
  • Safety – i dati devono fornire informazioni chiare e affidabili, che contribuiscano alla sicurezza dell’apparecchiatura

I quattro pilastri Industria 4.0 e il kit Digital Fume Hood VAV di Eurotherm

  • Interoperabilità – La soluzione è scalabile ed è progettata per collegare, senza soluzione di continuità, tutti i dispositivi e le apparecchiature. Ciò consente di ottimizzare le operazioni, la manutenzione e la gestione
  • Dati aggregati – Il kit fornisce dati contestualizzati in tutto il laboratorio, comprese cappe chimiche, sistema BMS, materie prime, rifiuti e dispositivi di sicurezza
  • Decentralizzazione – La web app rispecchia la gerarchia dell’edificio e agevola la gestione dei parametri di ciascun livello (cappe/stanze/laboratori/edificio). Questo approccio favorisce il miglioramento continuo
  • Decisione informate – Il personale autorizzato può accedere rapidamente alle informazioni chiave, per poter gestire consapevolmente anche situazioni inattese

Eurotherm ha recentemente lanciato il kit Digital Fume Hood VAV che applica la tecnologia digitale alle cappe chimiche coniugando gli obiettivi irrinunciabili di sicurezza, efficienza energetica, facilità d’uso e manutenibilità, con i sei elementi “Industry 4.0” elencati sopra.

La soluzione nel dettaglio

La cybersecurity è intrinseca alla soluzione, testata e documentata secondo le migliori pratiche.
La tecnologia blockchain è utilizzata per tracciare le materie prime, le sostanze di risulta e le attività dell’operatore, nel rispetto delle norme sulla privacy.
I dati possono essere archiviati localmente, su un server aziendale o in un cloud altamente affidabile. L’accesso ai dati può essere fornito localmente o da remoto, tramite identificazione dell’utente e audit trail.
L’empowerment delle persone riveste un’importanza cruciale nei laboratori, che spesso raccolgono molte cappe diverse e ancor più operatori. Grazie alla web app il personale accede con immediatezza a tutta la documentazione richiesta dal D. Lgs. 81 e dalla norma EN14174. Inoltre i test per verificare la formazione di ciascun operatore rispetto ai singoli dispositivi possono essere svolti on-line tramite l’app; la possibilità di accesso alle singole cappe e quindi la loro accensione, è subordinata al superamento della prova. Inoltre ai manutentori vengono forniti strumenti e dati organizzati per realizzare la manutenzione predittiva.
La disponibilità di dati contestualizzati abilita i processi di “analytics”. I responsabili possono usufruire di pagine di sommario dove vengono mostrate le statistiche di utilizzo delle cappe, dei chimici e dei reflui. Sono incluse anche altre informazioni per l’ottimizzazione dei consumi energetici, l’accesso ai laboratori, l’invecchiamento delle cappe e il calendario dei test periodici. È anche possibile confrontare il ciclo di lavoro di diversi insiemi di cappe chimiche tra di loro o rispetto ad un benchmark per identificare possibili aree di miglioramento.
Come più volte sottolineato la sicurezza del personale è un elemento critico nei laboratori. Il monitoraggio continuo di ciascuna cappa chimica, la storia sua passata e le indicazioni sulla tipologia di attività che un operatore intende compiere, permettono di fornire indicazioni puntuali sulle condizioni di impiego di ciascun dispositivo. Tramite la web app gli operatori sono informati in tempo reale circa potenziali situazioni di pericolo e sulle procedure di sicurezza da porre in essere in funzione del contesto.

Accesso ai fondi Transizione 4.0

La circolare 4/E terza parte dell’Agenzia delle Entrate dettaglia le cinque caratteristiche obbligatorie a cui le macchine e gli impianti produttivi devono ottemperare per poter accedere ai fondi Transizione 4.0 (Allegato A, paragrafo 11 da pagina 79).
Di seguito si fornisce un breve riepilogo e si utilizza ancora una volta il kit Digital Fume Hood VAV di Eurotherm quale esempio.

  • Controllo per mezzo CNC e/o PLC – Le prestazioni di efficienza della cappa sono gestite da un “Edge Controller” che utilizza un PLC (non un dispositivo dedicato)
  • Interconnessione ai sistemi informatici di fabbrica con caricamento da remoto di istruzioni e/o parti di programma – il kit dispone di un dispositivo dedicato “Edge Server” che collega fino a 8 Edge Controller, consentendo il caricamento dei programmi e degli aggiornamenti da remoto
  • Integrazione automatizzata con il sistema logistico della fabbrica o con la rete di fornitura e/o altre macchine del sistema produttivo – il kit può essere integrato per fornire dati analitici su utilizzo delle cappe, tracciabilità delle sostanze chimiche e gestione degli scarti
  • Interfaccia tra uomo e macchina semplice e intuitiva – Oltre al rispetto dei requisiti di legge, gli operatori e i responsabili accedono al kit tramite pannello locale, PC di supervisione e dispositivi mobili personali
  • Rispondenza ai più recenti parametri di sicurezza, salute e igiene del lavoro – Questa ultima caratteristica deve obbligatoriamente essere rispettata da qualsiasi dispositivo di controllo di una cappa chimica. In aggiunta il kit aiuta a migliorare la sostenibilità ambientale.

Vi sono poi due ulteriori caratteristiche richieste dalla circolare:

  • Sistemi di tele-manutenzione e/o telediagnosi e/o controllo in remoto – Il kit permette, a richiesta, di effettuare l’ottimizzazione dell’efficienza delle cappe, la manutenzione predittiva e la gestione dei test periodici previsti dalla legge
  • Monitoraggio continuo delle condizioni di lavoro e dei parametri di processo mediante opportuni set di sensori e adattività alle derive di processo – I sensori previsti per legge e quelli opzionali consentono di gestire le variazioni delle condizioni di processo in seguito, ad esempio, alla diminuita efficenza dei filtri o all’impiego ripetuto di sostanze chimiche particolarmente aggressive

Una cappa chimica dotata di un sistema di regolazione e controllo della velocità frontale e dell’aspirazione simile a quanto offerto dal kit Digital Fume Hood VAV di Eurotherm soddisfa tutti i requisiti richiesti ai beni strumentali il cui funzionamento è controllato da sistemi computerizzati o gestito tramite opportuni sensori e azionamenti e pertanto può usufruire del credito d’imposta del 50% previsto dal piano Transizione 4.0.

Il futuro (possibile)

Finora ci siamo riferiti alla solo dispositivo di protezione collettivo ‘cappa chimica’, ma se allargassimo lo sguardo al laboratorio che cosa potremmo vedere?
L’impiego della realtà aumentata e della realtà virtuale consente di guidare l’operatore nel trovare le attrezzature e le sostanze da utilizzare nell’attività. I dispositivi di protezione ed emergenza (estintori e docce) e anche i luoghi di raccolta sono identificati non solo tramite cartelli, ma raggiungibili attraverso percorsi ottimali.
L’integrazione con il sistema di gestione dell’edificio (Building Management System o BMS) consente il dimensionamento ottimale dell’impianto di condizionamento anche in funzione di cappe tra loro eterogenee.
Nell’industria farmaceutica il sistema di monitoraggio dei parametri ambientali (Environmental Management System o EMS), generalmente considerato critico per la qualità del prodotto, può essere reso più robusto grazie alla possibilità di identificare eventuali anomalie con un anticipo tale da poter essere ‘assorbite’ dal polmone fornito dall’aria presente nella stanza.

L’autore
Roberto Zerbi, Eurotherm Global BDM – Consumer Packaged Goods – Life Science and Food & Beverage

La versione completa di questo articolo è stata pubblicata sul numero di giugno/luglio 2021 di Automazione e Strumentazione preceduta da un approfondimento sulle norme in vigore e i controlli che vengono effettuati a tutela della salute degli operatori in laboratorio.

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