LIBRERIA DI RISORSE SUGLI ULTRASUONI

Attrezzatura critica: sbiancatrice in una fabbrica di cellulosa e carta

Di solito, nelle fabbriche di cellulosa e carta troviamo un piano di lavaggio o un’area di lavaggio, in cui la carta passa per essere accuratamente pulita / sbiancata. Questo lavoro è realizzato da una macchina chiamata sbiancatrice, che è considerata una parte di attrezzatura critica e fondamentale per le attività di produzione.

In questo particolare impianto, in cui è in funzione un programma di manutenzione predittiva, è stato deciso di investire nel monitoraggi online di queste macchine. Il team di manutenzione vuole essere avvisato non appena accade qualcosa di insolito con l’attrezzatura, al fine di prevenire eventuali guasti che porterebbero a un fermo della produzione. Questa macchina dispone di 4 cuscinetti, di circa 48 pollici / 120 cm di diametro, che ruotano a 3 giri al minuto.

L’analisi delle vibrazioni è stata per molti anni la tecnologia scelta dai professionisti della manutenzione per monitorare le condizioni degli asset rotanti. Tuttavia, negli ultimi anni gli ultrasuoni sono diventati una tecnologia molto apprezzata per il monitoraggio delle condizioni. La domanda che molti si pongono ora è: qual è la migliore tra le due tecnologie? Ultrasuoni o vibrazioni? In questo articolo ci concentreremo sul ruolo degli ultrasuoni come strumento di monitoraggio delle condizioni e sul perché l’uso combinato delle vibrazioni e degli ultrasuoni sia il modo migliore per fare in modo che le vostre pratiche di manutenzione siano eccellenti.

I pericoli posti dalle perdite di gas

I gas industriali sono fondamentali per il funzionamento di molte industrie, ma allo stesso tempo rappresentano dei rischi per la sicurezza, sia per la loro tossicità (monossido di carbonio, per esempio), sia per la loro infiammabilità (gas naturale, idrogeno). Disporre di procedure per rilevare le perdite di questi gas è fondamentale per garantire la sicurezza di un impianto e del suo personale.

Un concetto importante da capire è che le perdite di aria compressa sono ovunque. Decidere quando cercarle e quali tipi di perdite cercare dipende da molte variabili, quali i costi, la sicurezza, le prestazioni, l’impatto su elementi o prodotti correlati (per esempio la qualità), così come i costi della riparazione e la capacità di riparare la perdita una volta che è stata rintracciata.

La perdita si verifica quando un materiale può passare da un mezzo all’altro. In una perdita di pressione o a vuoto, il fluido (liquido o gas) si sposta attraverso l’orifizio di perdita dal luogo a maggiore pressione a quello a pressione minore. Quando entra nel luogo a pressione minore, viene prodotto un flusso turbolento. La turbolenza disturba le molecole d’aria producendo rumore bianco, che include componenti sia a bassa che ad alta frequenza. Nella maggior parte degli impianti questo rumore può essere mascherato dai suoni circostanti. La componente udibile, essendo una forma d’onda più grande, può apparire omnidirezionale, il che rende difficile la localizzazione e l’identificazione dell’origine della perdita.

I reparti di manutenzione sono oggi sottoposti a richieste crescenti. Purtroppo, nella maggior parte dei casi si chiede loro di fare di più con meno risorse. La manutenzione serve ad ottenere la massima durata di vita di un asset nel modo più efficiente possibile. È inoltre imperativo che si inizi ad abbandonare la manutenzione reattiva per preferire interventi di manutenzione più predittivi o basati sulle condizioni. La tecnologia a ultrasuoni è un ottimo punto di partenza. I primi strumenti ad ultrasuoni venivano semplicemente tenuti a portata di mano dagli utenti, da usare per cercare perdite. All’inizio erano semplici strumenti analogici per applicazioni di “ricerca e localizzazione” come il rilevamento delle perdite. Con lo sviluppo della strumentazione ad ultrasuoni e del relativo software, gli utenti di questa tecnologia sono aumentati e sono state scoperte nuove applicazioni. Gli ultrasuoni sono ora considerati il perfetto strumento complementare per altre tecnologie di manutenzione predittiva, quali l’analisi delle vibrazioni e la termografia a infrarossi.

Analisi dello spettro degli ultrasuoni
La tecnologia a ultrasuoni può essere utilizzata in diverse applicazioni, quali il rilevamento di perdite, l’ispezione di scaricatori di condensa e valvole, il monitoraggio delle condizioni dei cuscinetti e le ispezioni elettriche. In alcuni casi, per esempio quando si cerca di valutare la condizione di asset meccanici o elettrici, può essere necessario utilizzare uno strumento che possa registrare il suono. Ciò permette manutentore di caricare la registrazione in un software di analisi del suono per una diagnostica più accurata del tipo di guasto.

Diagnostica dei guasti meccanici
Le ispezioni meccaniche con gli ultrasuoni includono la diagnostica dei guasti dei cuscinetti, della cavitazione delle pompe e il monitoraggio delle condizioni delle valvole. Per le ispezioni dei cuscinetti, gli utilizzatori di solito ne monitorano la condizione basandosi su ciò che sentono attraverso le cuffie o misurando la variazione dei Diagnostica di guasti meccanici ed elettrici tramite analisi dello spettro degli ultrasuoni Un approfondimento di UE Systems per i professionisti della manutenzione livelli di decibel. Questo è un metodo semplice ed efficace. Tuttavia, in alcuni casi, i professionisti della manutenzione avranno bisogno di sondare più a fondo e registrare il suono dall’oggetto da ispezionare, per un’analisi più approfondita con il software. Questo metodo è particolarmente utile in due situazioni: nelle ispezioni dei cuscinetti a bassa velocità e nella localizzazione del guasto.

La prevenzione che fa la differenza
Il monitoraggio delle condizioni dei cuscinetti, oggigiorno, rappresenta uno sforzo enorme per la manutenzione, in quanto richiede l’adozione di sistemi in grado di rilevare la presenza di un guasto (Punto P della curva P-F) il prima possibile. Sebbene questa sia considerato una buona pratica di manutenzione predittiva, ciò che spesso vediamo è che la manutenzione finisce per spendere più soldi e tempo nel rilevare il guasto, piuttosto che concentrare gli sforzi nel prevenirlo. Perciò la prevenzione è la chiave di volta, e inizia proprio da una corretta pratica di lubrificazione.

Affrontare i problemi di lubrificazione: la causa principale dei guasti
La causa di più dell’80% dei guasti precoci ai cuscinetti è imputabile a problemi legati alla lubrificazione. Questi possono essere suddivisi in tre categorie principali: lubrificazione inadeguata (insufficiente o eccessiva), grasso sbagliato e contaminazione. Quando ci si trova ad affrontare un guasto inatteso a un cuscinetto, riuscire a ridurre l’impatto di una di queste tre cause permette di ottenere un enorme beneficio sull’estensione della vita utile del cuscinetto. Ma quando si inizia ad affrontarle tutte e tre, allora è possibile raggiungere l’eccellenza nel proprio programma di lubrificazione.

Contrariamente a quanto alcuni potrebbero pensare, l’aria compressa non è gratuita. Infatti, se consideriamo quello che serve per produrla, rispetto a ciò che viene poi generato, rappresenta la risorsa più costosa in un tipico impianto di produzione. Se questo non bastasse, il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ha osservato che oltre il 50% di tutti i sistemi ad aria compressa hanno problemi di efficienza energetica. I produttori di compressori d’aria hanno anche stimato che fino al 30% dell’aria compressa generata viene dispersa a causa di perdite nel sistema. Spesso, quando un sistema ad aria compressa fatica a soddisfare le richieste dell’intero sistema, è necessario noleggiare compressori di ricambio ed utilizzarli come backup, oppure investire tempo e fatica nell’installazione di un compressore aggiuntivo al sistema esistente. Entrambe le strategie sono costose e, a seconda delle dimensioni dei compressori necessari, potrebbero volerci centinaia di migliaia di euro.

Uno dei principali fattori che contribuiscono agli sprechi e all’inefficienza, sono le perdite: sia nell’atmosfera che attraverso le valvole e gli scaricatori di condensa. Secondo il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, un comune impianto può realizzare un risparmio di vapore del 20% migliorando il proprio sistema di produzione del vapore.

I miglioramenti al sistema vapore possono includere l’isolamento delle linee di ritorno del vapore e della condensa, l’arresto di eventuali perdite di vapore e la manutenzione degli scaricatori di condensa.

Gli esperti sostengono inoltre che fino al 20% del vapore generato nella caldaia principale va in fumo a causa di perdite o di scaricatori di condensa non funzionanti.

Quando una tecnologia versatile ed efficiente come quella a ultrasuoni e l’Internet of Things si incontrano, emergono nuove soluzioni in grado di portare il Condition Monitoring delle macchine a un nuovo livello. Lo sviluppo dei sensori a ultrasuoni e il loro conseguente utilizzo nella raccolta dati, promette di essere un punto di svolta nel monitoraggio continuo da remoto degli asset industriali.

Soltanto il 9% dei cuscinetti volventi riesce a durare abbastanza a lungo da raggiungere la durata operativa per cui è stato progettato. La principale causa di guasto, oltre il 50% percento dei casi, è la lubrificazione inadeguata, seguita dal montaggio errato 27%.

Le tecnologie ad ultrasuoni e ad infrarossi sono la coppia perfetta nelle ispezioni delle strumentazioni elettriche. Le anomalie termiche e le fonti di ultra-suoni come il tracking e l’arco, possono verificarsi a qualsiasi voltaggio. L’effetto corona si verifica in-vece solo a valori superiori a 1000 V. Ognuna di queste condizioni minaccia l’affidabilità di qualsiasi apparecchiatura che si sta per ispezionare.

I tipici componenti elettrici ispezionabili con gli ultrasuoni e gli infrarossi sono: quadri di distribuzione, interruttori di carico, interruttori, trasformatori, centri di azionamento diretto, terminali di transizione.

Negli ultimi 10 anni abbiamo assistito ad un’interessante evoluzione nel mondo della manutenzione ed affidabilità. Sebbene negli Stati Uniti, il concetto di affidabilità è ben distinto dalle attività di manutenzione, considerata come semplice attività di riparazione a seguito di un guasto, volta al ripristino funzionale del sistema, in Europa ma soprattutto in Italia, le due diventano strettamente legate, l’affidabilità si integra all’interno delle attività di manutenzione, diventando così l’uno funzionale all’altro.

Una delle sfide maggiori in ambito manutenzione ed affidabilità, è quella di migliorare l’efficienza energetica dei propri impianti. L’alto costo dell’energia unito a sfide globali sempre più competitive, impongono di ridurre gli sprechi energetici e di migliorare, laddove possibile, l’efficienza globale dei sistemi.

Le perdite, sia di aria compressa che di vapore negli scaricatori di condensa, sono tra i maggiori responsabili degli sprechi energetici industriali, e gli strumenti di ispezione ad ultrasuoni riescono a rilevarle facilmente, permettendo così un risparmio energetico concreto che può arrivare fino al 30%.

Un’ispezione ad ultrasuoni è stata effettuata presso un impianto dove era installato un essiccatore. L’elemento principale era un forno a tamburo di 20 m di lunghezze e 5 di larghezza. Questo veniva messo in rotazione da 4 motori, ognuno dei quali si serviva di due set di cuscinetti molto larghi. La rotazione avveniva ad una velocità tra i 7 e 10 rpm. Quindi, i cuscinetti in questione sono a bassissima velocità, e molto difficili da ispezionare. Per ispezionarli è stato usato uno strumento ad ultrasuoni.

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Questo eBook gratuito e completo delinea le migliori pratiche di lubrificazione industriale:perché i cuscinetti si guastano prematuramente, i diversi approcci alle pratiche di lubrificazione e in che modo la tecnologia a ultrasuoni è fondamentale per un programma di lubrificazione di livello mondiale.

Questo eBook completo delinea come la tecnologia ad ultrasuoni può aiutare a ridurre notevolmente i costi energetici di una struttura industriale, consentendo ai team di manutenzione di individuare perdite di aria compressa (e altri gas) e ispezionare le scaricatori di condensa difettose. Ciò può portare a un risparmio energetico superiore al 30%.

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