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Soluzioni per il controllo dei processi di riscaldo: un percorso per migliorare le prestazioni, la sostenibilità e la conformità del trattamento termico

I processi di trattamento termico sono una componente cruciale di molti processi produttivi e le soluzioni per il controllo dei processi di riscaldo sono diventate sempre più popolari in quanto consentono di ottenere un migliore controllo della temperatura e risultati costanti. Molti costruttori di macchine non sfruttano appieno le potenzialità delle soluzioni per il controllo dei processi di riscaldo, che offrono molto più di un semplice controllo, e si lasciano così sfuggire importanti opportunità.

In questo articolo, Peter Sherwin, global business development manager per il trattamento termico e Thomas Ruecker, senior business development manager presso Watlow, fornitore di tecnologie per i processi industriali di riscaldo, approfondiscono le opportunità offerte dalle soluzioni per il controllo dei processi di riscaldo.

Thomas Ruecker

Peter Sherwin

Una soluzione per il controllo dei processi di riscaldo è un sistema a circuito chiuso con diversi componenti essenziali, tra cui un alimentatore elettrico, un controllore di potenza, un elemento riscaldante, un sensore di temperatura e un controllore di processo. L’alimentazione elettrica fornisce l’energia necessaria per il riscaldamento, il controllore di potenza regola la potenza erogata all’elemento riscaldante, quest’ultimo riscalda il materiale e il sensore di temperatura misura la temperatura. Infine, il controllore di processo regola la potenza erogata per mantenere la temperatura desiderata per la durata specificata, garantendo un migliore controllo della temperatura e risultati costanti.

Vantaggi prestazionali

Le soluzioni per il controllo dei processi di riscaldo per il trattamento termico offrono diversi vantaggi rispetto ai metodi di trattamento termico tradizionali, tra cui un migliore controllo della temperatura e una maggiore efficienza. Il sistema a circuito chiuso fornisce un controllo preciso della temperatura, consentendo un riscaldamento e un raffreddamento più rapidi e tempi di stasi ottimali. Inoltre, il design completo delle soluzioni per il controllo dei processi di riscaldo prevede un riscaldamento energeticamente efficiente ed estrema facilità d’uso.

Le soluzioni per il controllo dei processi di riscaldo possono anche essere integrate nei framework dell’Industria 4.0 e nei sistemi di gestione dei dati per fornire informazioni in tempo reale sulle prestazioni. L’unione di algoritmi di intelligenza artificiale e di apprendimento automatico può fornire ulteriori vantaggi in termini di prestazioni, come la capacità di analizzare i dati e identificare modelli per un’ulteriore ottimizzazione.

L’efficacia delle soluzioni per il controllo dei processi di riscaldo per il trattamento termico può essere misurata utilizzando indicatori come l’efficacia complessiva delle apparecchiature (OEE). L’OEE combina le misure relative a disponibilità, prestazioni e qualità per fornire una visione completa dell’efficienza di un processo di produzione. Monitorando l’OEE e i dati contestuali, le aziende possono valutare l’efficacia delle loro soluzioni per il controllo dei processi di riscaldo per il trattamento termico e adottare decisioni informate sull’ottimizzazione delle loro attività.

Sostenibilità

Le soluzioni per il controllo dei processi di riscaldo per il trattamento termico offrono diversi vantaggi in termini di sostenibilità, tra cui la riduzione dei consumi energetici e degli sprechi. Il controllore di potenza regola la potenza in uscita per ridurre al minimo gli sprechi energetici, se associato a fonti di energia rinnovabile, rappresenta una soluzione energetica completa che va dalla progettazione degli elementi fino al riciclo. Le soluzioni per il controllo dei processi di riscaldo, di concerto con la progettazione e i materiali isolanti, forniscono soluzioni ad alta efficienza energetica che contribuiscono alla sostenibilità e riducono l’impatto ambientale dei processi di trattamento termico.

Quando si parla di questi sistemi nel contesto delle emissioni di gas serra e dell’impatto ambientale, è essenziale considerare gli Ambiti 1 (emissioni dirette), 2 (emissioni indirette da energia) e 3 (altre emissioni indirette), nonché il meno comune Ambito 4 (emissioni evitate).

Eurotherm EPower Advanced SCR Controller — Controllore di potenza a SCR avanzato Eurotherm EPower con tecnologia di gestione predittiva dei carichi

A livello di componenti è possibile realizzare risparmi energetici utilizzando tecnologie esistenti. I sistemi avanzati di riduzione catalitica selettiva (Selective Catalytic Reduction – o SCR) forniscono funzioni di gestione predittiva del carico e gli algoritmi di innesco ibridi contribuiscono alla sostenibilità ottimizzando il consumo energetico dei processi di trattamento termico. Questi SCR offrono il monitoraggio e il controllo in tempo reale dei consumi energetici, mentre i sistemi di gestione predittiva del carico utilizzano algoritmi specifici per gestire i picchi di potenza e regolare l’ottimizzazione in base alle condizioni locali, come il distacco o la condivisione del carico.

I sistemi termici adattivi (Adaptive thermal system o ATS) rappresentano la nuova frontiera delle soluzioni per il controllo dei processi di riscaldo. Watlow vanta decenni di esperienza nei sistemi termici e può aiutare tecnici e progettisti a integrare la tecnologia ATS in numerosi processi e prodotti industriali.

L’ATS, che unisce tecnologie di rilevazione della temperatura, riscaldamento e controllo, rappresenta un approccio diverso e più innovativo al controllo delle prestazioni termiche di sistemi complessi e fornisce un design unico tra riscaldatore e sistemi di controllo.

Conformità alle normative

Il NADCAP, National Aerospace and Defense Contractors Accreditation Program, è un programma promosso dall’industria che prevede l’accreditamento di processi speciali nell’industria aerospaziale e della difesa. Il trattamento termico è considerato un “processo speciale” ai sensi del NADCAP perché presenta caratteristiche specifiche di importanza cruciale per i componenti del settore aerospaziale e della difesa. Queste caratteristiche includono la delicatezza del processo, la tracciabilità limitata, i requisiti di prestazione critici e il rischio potenziale.

L’accreditamento NADCAP per il trattamento termico garantisce che i fornitori soddisfino gli standard industriali e le migliori pratiche per i processi di trattamento termico. Il processo di accreditamento comprende audit, documentazione approfondita e monitoraggio continuo del processo di controllo per mantenere elevati livelli di qualità, sicurezza e prestazioni.

Le specifiche di pirometria AMS2750^TMG dell’industria aerospaziale e le norme CQI-9 edizione 4 dell’industria automobilistica sono fondamentali per garantire componenti trattati termicamente in modo uniforme e con un’elevata qualità. Il rispetto di queste normative è essenziale per soddisfare i severi requisiti di qualità dell’industria aerospaziale e automobilistica e di altri settori con direttive rigorose.

Il miglioramento continuo è enfatizzato sia dall’AMS2750G che dal CQI-9 edizione 4, che richiede ai produttori di stabilire un sistema di monitoraggio, misurazione e analisi delle prestazioni dei loro sistemi di trattamento termico. Questo strumento consente ai produttori di identificare le aree di miglioramento e di implementare le azioni correttive, assicurando che i processi di trattamento termico migliorino continuamente e soddisfino i necessari standard di prestazione e sicurezza.

Integrando queste normative in un loop di controllo di precisione, le soluzioni per il controllo dei processi di riscaldo per il trattamento termico possono fornire il livello di controllo necessario e garantire la conformità con AMS2750G e CQI-9 edizione 4, portando alla produzione di componenti trattati termicamente di alta qualità, che soddisfano le prestazioni richieste e gli standard di sicurezza.

Le soluzioni per il controllo dei processi di riscaldo per il trattamento termico offrono diversi vantaggi rispetto ai metodi di trattamento termico tradizionali, tra cui un migliore controllo della temperatura, una maggiore efficienza e migliori risultati in termini di sostenibilità. L’integrazione con l’Industria 4.0 e con i sistemi di gestione dei dati, nonché l’uso di indicatori OEE, contribuiscono ulteriormente a migliorare le prestazioni dei processi di trattamento termico. Con la continua evoluzione della trasformazione digitale dell’Industria 4.0, le soluzioni per il controllo dei processi di riscaldo per il trattamento termico svolgeranno un ruolo sempre più importante nel futuro del trattamento termico.

La versione integrale di questo articolo è apparsa su energylive.com il 30 giugno 2023