Efficienza, produttività e grande attenzione ai costi nel rispetto della qualità sono da sempre parametri estremamente importanti per Barilla, gruppo leader nella produzione della pasta secca.In quest’ottica s’inserisce il rapporto di lavoro tra Barilla, stabilimento di Foggia, ed SKF, finalizzato alla riduzione dei costi di mancata produzione derivanti da fermate non programmate.

La produzione annua di pasta secca di grano duro dello stabilimento è stimata intorno a 2.000.000 di quintali.

Da un punto di vista qualitativo, nel processo produttivo della pasta il forno d’essiccazione, nel quale viene diffusa aria calda da sistemi di ventilazione motore-girante, rappresenta un elemento critico.

Il responsabile dell’engineering dello stabilimento di Foggia, estremamente sensibile alle problematiche economico/qualitative connesse alle fermate inaspettate sui gruppi motore-ventola, ha intrapreso il monitoraggio dei 150 gruppi ritenuti i più critici, al fine di ridurre drasticamente un problema che stava assumendo dimensioni preoccupanti.

L’acquisizione di un Marlin Data Manager e l’inizio di un contratto di singolo intervento su macchinario rotante hanno segnato, quindi, l’inizio di una proficua collaborazione. Come riportato nella figura in basso, le rotture dei motori dei gruppi sulle due linee di produzione avevano subito una improvvisa crescita, passando da 9 nel 2000 a 48 nel 2002, mentre nel corso del 2003, successivamente all’approccio integrato SKF, il problema non è ancora stato rilevato

I cedimenti dei motori elettrici asincroni 2/4 poli con potenze di 1.1, 2.2, 3 KW erano causati principalmente da cedimenti dei cuscinetti; l’analisi SKF ha evidenziato un duplice problema:

Il campo d’operatività dei cuscinetti richiede performance a temperature medie intorno ai 90°C, con lubrificazioni periodiche da effettuarsi a macchina ferma, a causa del montaggio a targa di cuscinetti di tipo aperto; sono altresì necessari giochi radiali idonei alle dilatazioni termiche subite, senza precarichi  anomali del cuscinetto, nonché interferenze di calettamento proporzionate alle sollecitazioni dinamiche in gioco, ai giochi radiali scelti e quindi alle temperature d’esercizio.

Frequentemente, nelle operazioni di rewinding dei motori, alcuni di questi venivano riposizionati dopo aver subito montaggi di cuscinetti non in linea con i requisiti tecnici di cui sopra.

La SKF, attraverso l’analisi vibrazionale dei gruppi, ha individuato ed anticipato possibili cedimenti e ha richiesto la sostituzione delle macchine incriminate per effettuare le opportune indagini e risalire così alle cause all’origine del guasto (root cause). I risultati hanno evidenziato una serie di problematiche connesse tra loro per la cui soluzione sono stati prospettati provvedimenti graduali, a partire dall’utilizzo di un cuscinetto SKF correttamente montato, con grasso e schermi per alta temperatura, lubrificato a vita, con gioco radiale rispondente a quanto esposto al punto 1.

Per risolvere il problema di cui al precedente punto 2, si è predisposto un programma di ripristino motori effettuato dalla SKF.

Ulteriori indagini svolte per valutare le possibili cause concorrenti al danneggiamento dei motori, hanno messo in evidenza le dinamiche inerenti gli sbilanciamenti delle giranti, i cui picchi caratteristici presentano, nel relativo spettro, ampiezze particolarmente severe in relazione a fenomeni di risonanza connessi con l’eccessiva flessibilità della struttura di sostegno del motore.

Dal monitoraggio di questi elementi sono scaturite nuove azioni preventive che si possono sintetizzare come segue:

Necessità di svolgere bilanciamenti delle giranti in campo nei casi più severi.

Studio ODS per conoscere il comportamento dinamico della struttura e del gruppo al variare delle frequenze eccitatrici.

Opportuno orientamento delle pale delle giranti.
1) Esempio di bilanciamento eseguito in campo:
2) Operating  Deflection Shape (ODS)

Si definisce “ODS” la deformazione di una macchina o di una struttura su due o più punti della stessa; tale deformazione è dovuta alla risposta della struttura alle varie forze alle quali viene sottoposta nelle condizioni operative effettive.
A) Una ODS ottenuta da un set di misure nel dominio della frequenza (FFT) caratterizza il movimento a regime (stato stazionario) ad una frequenza specifica.
B) Una ODS ottenuta da un set di misure nel tempo (Time History) caratterizza il movimento ad uno specifico istante di tempo.

Le due descrizioni sono ovviamente equivalenti potendo passare da una all’altra mediante la trasformata di Fourier, ma il caso B) meglio si presta all’esame di transitori (es. run-up, coast-down); il caso A) è invece indicato per l’analisi a regime.

Il processo di elaborazione di una ODS è composto dai seguenti punti:
1) Modellizzazione della struttura in esame:
Linea 1:
• Si sono considerati 24 punti di misura (Test Point); le misure sono state
• effettuate sui tre assi cartesiani (xyz) per ogni Test Point, per un totale di 72 aquisizioni
• Spettri FFT: poiché la FFT deve essere di tipo complesso (Modulo e Fase) per ottenere
• una ODS le misure sono state effettuate predisponendo un riferimento di fase ottico
• sull’albero del motore;
• In totale si sono quindi ottenute 144 Tracce;
Linea 2:
• 23 Test Point
• 69 Spettri FFT
• 138 Tracce

I rilievi sotto descritti sono stati effettuati su camera ventilante, in particolar modo sul supporto del motore e sulla carcassa del motore. Le misurazioni sono state effettuate per ogni punto sui tre assi cartesiani, in modo da poter ottenere una simulazione realistica delle deformazioni del sistema; la sezione del motore è stata approssimata a pianta ottagonale.

L’applicazione della ODS eseguita sulle due linee di Foggia2 ha dimostrato quali deformazioni subisce il sistema in relazione alla struttura, alle frequenze cinematiche note, evidenziando tra l’altro come la componente di sollecitazione nella direzione assiale sia particolarmente critica per il rendimento dei cuscinetti.

Per entrambe le linee, comunque, l’operazione di orientamento delle pale della girante secondo un’ angolazione comune, quella di progetto, porta ad un beneficio derivante dall’avere componenti concordi nella direzione di spinta del flusso.

I  passi finora compiuti sono finalizzati, quindi, a comprendere l’importanza di queste componenti dello spostamento nelle direzioni rappresentate, anche dopo aver effettuato un accurato bilanciamento in campo del rotore ed aver ripetuto la ODS per le strutture note.

Le eventuali equilibrature di precisione effettuate possono ovviamente ridurre le ampiezze di vibrazione ma, poiché la struttura lavora in prossimità di una risonanza, è sufficiente un lieve sbilanciamento per riportare il sistema in allarme.

Ritenendo quindi utile verificare l’efficacia di queste operazioni, nel corso del 2003 sono in programma approfondimenti attraverso la ODS e lo studio della struttura mediante l’analisi modale, ottenuta eccitando un punto con frequenze note e rilevando le risposte negli altri punti della struttura.

Per il 2003, è già stato deciso di proseguire la consueta attività di monitoraggio sulle macchine critiche, nonché il programma di ripristino dei motori.

La direzione Barilla ha inoltre deciso di stanziare ulteriori investimenti nei corsi di formazione per accrescere il livello di professionalità dei suoi addetti alla manutenzione. Allo scopo sono stati programmati degli incontri presso lo stabilimento Barilla di Foggia per approfondire temi quali il montaggio e la manutenzione dei cuscinetti e la manutenzione predittiva.

Conclusioni e prospettive
La SKF ha utilizzato un approccio di tipo integrato, ponendo in campo numerose professionalità e proponendo un ventaglio di soluzioni che vanno dalla vendita del singolo strumento per l’analisi predittiva, all’utilizzo del software decisionale aptitude, o di tecniche all’avanguardia come quella ODS, riuscendo così a ottimizzare l’efficienza dell’impianto e contenendo al massimo i costi d’esercizio; inoltre, nella reciprocità che contraddistingue ogni buon rapporto di collaborazione, anche la SKF è consapevole di avere acquisito un’esperienza specifica nel campo dei pastifici.

La SKF, nel ringraziare i responsabili dello stabilimento di Foggia, si augura di poter proseguire il cammino intrapreso con la Barilla.

ROBERTO TOMMASI
SKF, Service Division
Tel. 080/5314529
roberto.tommasi@skf.com