In questo articolo riassumiamo le principali differenze tra la progettazione degli impianti industriali rispetto a quelli civili. Le loro diverse caratteristiche, funzionalità e destinazioni d’uso, a cui si aggiungono le dimensioni e la maggiore potenza che generalmente contraddistinguono le installazioni industriali, rendono necessario un diverso approccio alla progettazione. 

Queste differenze, infatti, determinano l’utilizzo di software di progettazione specifici per ogni tipologia di progetto e differenti modalità di costruzione e manutenzione. È un esempio il diverso livello di dettaglio dei componenti che si intendono utilizzare: a differenza della progettazione architettonica, i progettisti industriali conoscono generalmente fin dall’inizio le specifiche dei componenti necessari al funzionamento dell’impianto.

Prima di analizzare nel dettaglio le differenze tra queste due tipologie di impianto e le funzionalità che devono avere i rispettivi software di progettazione, scopriamo insieme cosa si intende per “impiantistica”.

Che cosa si intende per impiantistica

Con il termine generale “impiantistica” si indica il settore dell’ingegneria che si occupa della progettazione, costruzione e installazione di tutti i tipi di impianto, siano essi idraulici, elettrici o di ventilazione. Abbracciando un ampio ventaglio di discipline e un vasto ambito di impiego, che parte dall’edilizia e arriva fino agli stabilimenti industriali, passando per l’impiantistica ausiliaria dei macchinari, le esigenze dei singoli settori di applicazione possono essere molto diverse.

In questo articolo ci focalizzeremo su una parte specifica dell’impiantistica meccanica dedicata al trattamento e al trasporto di fluidi. All’interno di questo contesto andremo ad individuare in particolare due ambiti d’impiego (civile e industriale), che pur presentando alcune similitudini sono tuttavia profondamente diversi sia dal punto di vista delle finalità, che da quello della loro realizzazione. Vedremo le differenti problematiche connesse ai due tipi di progettazione, che richiedono un approccio metodologico che comporta l’adozione di strumenti software molto diversi.

Se dovessimo infatti sintetizzare le principali differenze tra un impianto civile e uno industriale, potremmo dire che gli impianti civili sono fondamentalmente impianti di ausilio all’edilizia, che gestiscono le acque sanitarie, il riscaldamento e la distribuzione del gas. Gli impianti industriali, invece, sono dedicati alla trasformazione o al trattamento di una materia prima, che viene lavorata attraverso una serie di processi chimici o fisici.

Nei paragrafi seguenti andremo quindi ad analizzare le differenze tra i due tipi di progettazione e in particolar modo vedremo le caratteristiche che devono avere i rispettivi software. 

L’impiantistica meccanica in ambito civile

Con il termine impiantistica meccanica in ambito civile si definiscono una serie di impianti di trasporto e raccolta fluidi a servizio dell’edilizia: il termine inglese utilizzato per definirli, infatti, è proprio “services”. In questa categoria possiamo quindi trovare: impianti per l’erogazione di acqua sanitaria calda e fredda, di scarico delle acque nere, di riscaldamento e quelli dedicati all’erogazione del gas.

Ad accomunare questa tipologia di impianti è il fatto che sono fondamentalmente degli impianti di distribuzione o raccolta relativamente semplici, senza grandi esigenze per quanto riguarda le condizioni di funzionamento. Infatti, le pressioni in gioco possono variare da un minimo di 0,02 bar fino a 4 bar, mentre le temperature sono generalmente comprese tra -2°C e 70°C (impianto di riscaldamento).

Un’altra caratteristica degli impianti civili è la loro conformazione: piuttosto semplice e basata sullo schema ad albero, che comprende una o più colonne e tanti stacchi quante sono le utenze. 

Alla luce di queste caratteristiche risultano evidenti le funzionalità che deve avere un software per la progettazione degli impianti civili:

• Libreria di oggetti sanitari e di riscaldamento (es. lavabi, wc, radiatori ecc.).
• Libreria di tubi e componenti per l’idraulica o il gas (es. gomiti, pezzi a T, rubinetti, manometri ecc.)
• Possibilità di modellare in 3D gli impianti all’interno dell’edificio e ottenere il computo metrico.

Software per la progettazione di impianti civili

I software utilizzati in quest’ambito sono perlopiù moduli accessori al programma di progettazione edile e vengono comunemente chiamati MEP. L’acronimo MEP (dall’inglese “Mechanical Electrical e Plumbing”), definisce infatti strumenti software che consentono di progettare tutti i tipi di impianto di servizio all’edilizia, in particolare: Mechanical (ventilazione e condizionamento), Electrical (illuminazione e forza motrice), Plumbing (idrico, gas e riscaldamento).

I software MEP sono quindi strumenti di tipo BIM, che consentono di gestire tutte le tipologie di impianto normalmente presenti in un edificio. In riferimento alla parte di gestione dei fluidi, è da notare come nella sigla MEP venga utilizzato esplicitamente il termine “plumbing” (the system of pipes, drains and toilets in a building) invece di “piping” (the act or process of conveying water, gas etc.) proprio per evitare confusioni con l’impiantistica industriale.

Un’altra caratteristica di questa tipologia di impianti riguarda le loro modalità di costruzione: vengono generalmente costruiti direttamente in cantiere da idraulici o elettricisti, seguendo le indicazioni generali fornite dal progettista o dal responsabile dei lavori.

Un esempio di software MEP molto utilizzato in Italia è Revit, che oltre ai comandi tradizionali dedicati alla progettazione edile, ha un modulo specialistico (Revit MEP) che consente di progettare agevolmente gli impianti di servizio. 

L’impiantistica meccanica in ambito industriale

Con il termine impiantistica meccanica in ambito industriale si intende una serie di impianti di processo dedicati alla trasformazione o al trattamento di una materia prima. In questa categoria possiamo infatti trovare impianti che appartengono a molteplici settori, come ad esempio:

• Oil & Gas. La produzione, il trattamento e la distribuzione di idrocarburi, come petrolio e gas naturale.
• Chimica di base. La produzione di prodotti chimici di base utilizzati come materie prime per la produzione di una vasta gamma di prodotti, tra cui: plastiche, fertilizzanti, farmaci e materiali per l’edilizia.
• Cartario. La produzione di carta e di prodotti correlati, come cartoni e imballaggi.
• Trattamento acque. Le strutture necessarie al trattamento e alla purificazione delle acque, che permettono di eliminare i contaminanti organici e inorganici dai fluidi di origine urbana o industriale.
• Alimentare. La produzione di alimenti e bevande e la trasformazione dei prodotti agricoli e di allevamento in prodotti destinati alla commercializzazione, nei negozi o nella grande distribuzione organizzata.
• Farmaceutico. Dalla produzione di farmaci al confezionamento, fino allo smaltimento dei prodotti di scarto e dei farmaci esausti. Tra le apparecchiature comunemente utilizzate in questo settore troviamo, ad esempio: i reattori, le colonne di distillazione, i mescolatori (blenders) e gli essiccatori.
• Siderurgico. La produzione di acciaio e di altri prodotti derivanti dai minerali ferrosi. Gli stabilimenti sono generalmente a ciclo integrale, poiché la produzione abbraccia tutte le fasi: dalla lavorazione del minerale grezzo fino al prodotto finale.
• Minerario. L’estrazione e la lavorazione delle materie prime, solide, fluide o gassose.
• Trattamento rifiuti. Dalla separazione degli elementi riciclabili, alla riduzione volumetrica dei materiali, fino al trattamento biologico e l’incenerimento dei rifiuti.

Una delle caratteristiche che accomuna molti impianti industriali è il fatto di lavorare a volte in condizioni di pressione e temperatura critiche (es. -130°C/-1500°C oppure -10 bar/60 bar) o di trattare sostanze potenzialmente tossiche o pericolose. 

Un’altra particolarità degli impianti industriali riguarda le modalità di costruzione: vengono generalmente realizzati in officina da società che si occupano di prefabbricazione. Successivamente, i singoli manufatti (spool) vengono assemblati in cantiere da montatori e saldatori specializzati (ditte di montaggio). 

Le criticità presenti in questo tipo di progettazione rendono quindi necessario l’utilizzo di software più strutturati, che partendo da uno studio generale del processo (P&ID), consentono di progettare l’impianto utilizzando solo materiali compatibili con quel particolare tipo di linea (classi piping).

Software per la progettazione degli impianti industriali

Tra i migliori software di piping industriale diffusi in Italia c’è ESApro, che attraverso una serie di moduli specifici (ESApro P&ID, ESApro 3D Piping, ESApro Isometrics ed ESApro Cable Trays), consente di progettare un impianto industriale partendo da zero.

L’utilizzo di software dedicati alla progettazione industriale è reso necessario dal più alto livello di complessità che generalmente caratterizza questa tipologia di impianti, la cui progettazione ingloba al suo interno una pluralità di discipline. Utilizzando questi software si avrà a disposizione una rappresentazione tridimensionale dell’impianto, che permetterà di identificare nel dettaglio ogni componente: dalle linee di tubazioni, alle valvole, fino alle apparecchiature e alla strumentazione.

Le differenti modalità di costruzione rispetto a un impianto civile, costituiscono un’ulteriore conferma di quanto sia importante scegliere un software dedicato alla progettazione industriale: permette infatti di estrarre i disegni tecnici delle tubazioni (sketch isometrici). Questi disegni forniranno all’officina che dovrà realizzare le tubazioni tutte le informazioni necessarie alla prefabbricazione e al montaggio di ogni singolo tubo: dalla lunghezza, al diametro, dai materiali richiesti fino al numero di curve, giunti e flange. 

A ciò si aggiunge, inoltre, la necessità di disegnare lo schema di processo P&ID, la cui complessità avvicina la progettazione impiantistica industriale all’approccio BIM. Questo a differenza della modellazione degli impianti meccanici, elettrici e idraulici specifici della progettazione civile, in cui il MEP rappresenta di fatto un sottoinsieme del BIM: solo unendo gli altri modelli (architettonico, strutturale, ecc.) sarà possibile avvicinarsi al livello di dettaglio di un modello BIM. 

Alla luce di queste caratteristiche inizia quindi ad essere più chiaro uno degli errori da evitare per questo tipo di progettazione: l’utilizzo di sistemi informatici che non si adattano alle necessità progettuali di un impianto industriale. È necessario utilizzare software specifici per il piping quando si intende progettare un impianto industriale, limitando l’utilizzo dei software MEP all’impiantistica civile. 

Vuoi conoscere le funzioni indispensabili per un software impiantistico industriale? Leggi articolo che illustra i 10 comandi che un software di piping deve avere.

L’impatto economico delle tubazioni nel progetto di un impianto industriale, inoltre, rende indispensabile la scelta di un software che permetta di misurare nel dettaglio ogni singola componente, il suo posizionamento all’interno dello stabilimento e gli spazi di manovra necessari per le operazioni di manutenzione. Non tutti i software CAD, infatti, dispongono delle funzionalità richieste dalla progettazione di un impianto industriale. 

I software di progettazione industriale mettono a disposizione una serie di funzionalità e comandi specifici che permettono, ad esempio: di realizzare lo schema di processo iniziale, di disegnare le tubazioni utilizzando classi di piping, di studiare la disposizione delle macchine (piping layout), di controllare le interferenze tra le linee, i supporti e le eventuali criticità a livello strutturale (stress analysis). A ciò si aggiunge, inoltre, la necessità di generare le viste 2D delle piante di tubazioni, le singole distinte dei materiali richiesti e la progettazione delle passerelle elettriche per la posa dei cavi. 

Funzionalità generalmente non previste da un software specifico per la progettazione civile (come Revit MEP), che non potrebbe quindi soddisfare a pieno le esigenze dei professionisti coinvolti nel progetto di un impianto industriale.

 

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