Un nuovo sistema wireless della SKF amplia le possibilità di applicazione del monitoraggio delle condizioni.

Da molti anni l’industriautilizza la tecnologia del monitoraggio delle condizioni (condition monitoring) sia per ottimizzare la manutenzione e la produzione sia per incrementare la produttività evitando i fermi macchina non programmati. Il principale parametro usato sono le vibrazioni, in virtù sia della loro rilevanza diretta nei confronti delle condizioni degli organi rotanti sia del loro valore diagnostico.

Gli strumenti impiegati nell’acquisizione dei dati sono portatili e usati nelle ronde di controllo, oppure installati in modo permanente per la raccolta automatica e la memorizzazione dei dati stessi. L’uso di questi ultimi è ben consolidato, specialmente nelle macchine di importanza critica per la produzione. A un uso più ampio rimane tuttavia un certo numero di limitazioni, dovute:

• a un elevato costo d’installazione, soprattutto nelle zone pericolose
• a un’insufficiente convenienza a impiantare un sistema permanente sulle apparecchiature costituenti l’insieme del cosiddetto BOP (Balance-Of-Plant)
• all’esistenza di macchine in movimento dove non è possibile installare cavi fissi.

VANTAGGI DELLA TECNOLOGIA WIRELESS
Per superare tali limitazioni e rendere possibili le applicazioni impraticabili nel passato, quali le installazioni temporanee di controllo e il monitoraggio a distanza, la SKF ha scelto di adottare la tecnologia wireless.

La tecnologia wireless elimina la necessità di installare cavi per le comunicazioni e nello stesso tempo riduce sensibilmente la lunghezza dei cavi dei sensori. I vantaggi: minori costi di installazione, mobilità/portabilità, funzionamento ininterrotto, comodità e affidabilità.

PROBLEMATICHE DEL MONITORAGGIO WIRELESS
Nei confronti dei dispositivi wireless, della rete e dei relativi componenti, il monitoraggio delle vibrazioni ha esigenze particolari. A causa della quantità di dati relativamente grande da trasmettere, occorre disporre di una banda larga. Sono inoltre indispensabili buon range dinamico, basso rumore, capacità di elaborazione di massimo livello e capacità di acquisire i dati al momento giusto. Le batterie che portano la corrente alle apparecchiature devono avere lunga durata. I dispositivi e i sensori, come pure i componenti della rete wireless, devono anche tenere conto di vari fattori ambientali, quali possibile esposizione all’acqua, temperature elevate, interferenze elettriche, zone classificate pericolose, ostacoli e lunghe distanze. La sicurezza in questo campo è un must.

STATO ATTUALE DELLA TECNOLOGIA WIRELESS
Le tecnologie disponibili sono diverse. Al momento quella più adatta al monitoraggio delle condizioni è quella 802.11 b/g (spesso chiamata WiFi). È la stessa usata per i computer portatili e le reti LAN wireless da ufficio. Essa si sta anche diffondendo nelle industrie, sia nel monitoraggio sia nell’automazione, ed è in grado di soddisfare le necessità tecniche del monitoraggio delle condizioni (ad es. con la banda larga) e, dal punto di vista infrastrutturale, offre molti vantaggi in termini di sicurezza della rete, implementazione standard (ben nota presso i servizi IT), multiuso ed economicità. Il consumo di energia è modesto e nel caso del normale monitoraggio delle condizioni prevede batterie che durano da uno a due anni.

LA SOLUZIONE SKF
L’SKF Wireless Monitoring System (fig. 1) è un dispositivo autonomo, alimentato a batteria e che utilizza la tecnologia WiFi. Può monitorare quattro canali di vibrazione e quattro input di processo (4-20 mA) più un input tachimetrico. Il sistema wireless viene normalmente programmato per attivarsi ed effettuare misurazioni sulla base di un intervallo di tempo prefissato oppure per essere attivato dall’esterno su richiesta di un controller logico programmabile (PLC). Il sistema utilizza accelerometri standard, tra cui quelli che hanno anche un’uscita di temperatura. Esso esegue sia misurazioni standard di vibrazione sia l’inviluppo SKF dell’accelerazione e memorizza dati dinamici (FFT e/o tempo) per la diagnostica. I dati provenienti dal sistema wireless vengono memorizzati e analizzati tramite il software SKF @ptitude, insieme ai dati di altri dispositivi SKF portatili o di sorveglianza online.

1° CASO: EVITATI GUASTI IRRIMEDIABILI AI CUSCINETTI
Il sistema wireless SKF è stato di grande aiuto per una cartiera che l’ha impiegato per evitare guasti irrimediabili ai cuscinetti. In precedenza, il costo di tali guasti era dell’ordine delle molte centinaia di migliaia di dollari. Nel corso di normali verifiche tramite analizzatori portatili il cliente aveva scoperto un danneggiamento incipiente sulla pista interna dell’anello interno di un cuscinetto a triplo anello del cilindro di una pressa. Era già stato programmato un fermo macchina nel giro di due settimane, ma si aveva il dubbio che il cuscinetto potesse durare fino ad allora. Venne allora installato e messo a disposizione degli operatori un sistema di monitoraggio wireless 24 ore su 24 (fig. 2), scelto proprio per la facilità e la velocità d’installazione e la possibilità di acquisire e visualizzare automaticamente i dati.

I dati visualizzati consentirono di seguire il progredire del danneggiamento ora per ora. Essi dimostrarono chiaramente la gravità delle condizioni del cuscinetto (fig. 3): non si poteva quindi attendere la fermata programmata e occorreva sostituire il cilindro appena possibile. Gli esami successivi confermarono la tipologia del danneggiamento (fig. 4). Con questo provvedimento, oltre ad aver risparmiato un lungo fermo macchina, si sono evitati gravi danni al mantello del cilindro e alla relativa trave idraulica di supporto.

2° CASO: UNA SOLUZIONE INNOVATIVA A UN PROBLEMA INSOLITO
In un importante centro di distribuzione opera un trasloelevatore con meccanismo di elevazione a forca. Si tratta essenzialmente di un robot a tre assi che scorre su rotaie e serve a movimentare automaticamente le merci in ingresso e in uscita in modo altamente efficiente. Uno dei problemi incontrati dal cliente era l’usura delle rotaie (fig. 5), messa talvolta chiaramente in evidenza da forti stridii. Data la mobilità del robot era impossibile fissare dei cavi e, per identificare i punti delle rotaie usurati, venne installato un sistema SKF di monitoraggio wireless, con il compito di acquisire le vibrazioni del robot in movimento punto per punto, mettendo in relazione alla posizione del robot i picchi di segnale nel tempo (fig. 6).

Al termine dei controlli, anziché sostituire del tutto le rotaie, vennero solamente riparate le sezioni usurate. Test successivi confermarono la bontà della riparazione.

CONCLUSIONI
WiFi/802.11 b/g è una soluzione pratica sia dal punto di vista tecnico sia da quello dei costi e se ne prevede una rapida diffusione. Nei sistemi di monitoraggio delle condizioni la tecnologia wireless assume una grande importanza per la sua capacità di superare le limitazioni in termini di costi, praticità e mobilità. La SKF continuerà a proporsi all’avanguardia in questa tecnologia, la quale si dimostra essere innovativa e affidabile, a vantaggio dei clienti nelle applicazioni nuove e tradizionali.

LE POTENZIALITÀ WIRELESS NELLE ZONE AD ALTO RISCHIO

L’SKF Multilog WMx, un dispositivo di monitoraggio compatto, a otto canali, per installazioni fisse, acquisisce con facilità, sicurezza e precisione dati di accelerazione, velocità, temperatura e condizioni dei cuscinetti, in posizione pericolose.

Esso è certificato ATEX 2/IEC Zone 2 e può essere impiegato in molte zone degli impianti di lavorazione degli idrocarburi, dove tale certificazione è obbligatoria. Alimentabile a batteria, è compatibile con i sensori certificati per le zone pericolose. Inoltre, per maggiore sicurezza, il Multilog WMx supporta le encryption WEP, WPA o WPA2.

Eccezionale per le macchine semi-critiche/BOP nelle zone pericolose, per la ricerca dei guasti e per il controllo a distanza, il WMx può essere la soluzione più economica, in quanto è rapida e riduce la necessità di predisporre cablaggi costosi.