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Pompe e Sistemi di pompaggio dei fluidi
La digitalizzazione dei sistemi di pompaggio fluidi per l'industria
Massimo Gozzi - La Termotecnica
Sommario
Essenziali nei processi industriali, i sistemi di pompaggio dei fluidi stanno diventando più flessibili, più efficienti e più affidabili nel loro funzionamento.
Digitalizzazione e networking intelligente: queste sono le parole chiave dei moderni sistemi di pompaggio. A monte sta la digitalizzazione dell'energia, concetto ormai definito in modo univoco e comprensibile che sta ad indicare la possibilità di utilizzare le tecnologie digitali per "controllare" i consumi di energia.
Industria 4.0
Parlare di digitalizzazione non può prescindere dal contesto di Industria 4.0, che descrive un profondo cambiamento nella creazione di valore industriale. In seguito all'evoluzione meccanica, elettrica ed elettronica dell'industria, l'era del networking digitale ha fatto il suo ingresso con l'Internet delle Cose e dei Servizi (IoT). Così la produzione reale e i processi digitali si combinano per creare i cosiddetti sistemi cyber-fisici (CPS). Se questi riguardano l'intero sistema e i processi parliamo di "smart factory". Lo scopo dell'Industria 4.0 è quindi di massimizzare la produttività e la capacità di adeguare la produzione in modo veloce ed efficiente. Per questo motivo, i sistemi del futuro richiedono di massima:
- Efficienza delle risorse e uso ottimizzato dei materiali;
- Disponibilità e affidabilità operativa;
- Flessibilità attraverso una riconfigurazione a breve termine;
- Riduzione di time to market.
I singoli componenti sono quindi chiamati a comunicare in modo decentrato l'uno con l'altro e a rispondere in modo autonomo ai mutamenti delle condizioni di sistema. I prodotti e i servizi intelligenti creano solide basi per lo sviluppo della smart factory dove le tre qualità fondamentali che i prodotti intelligenti debbono garantire sono: Connettività, Trasparenza, Funzioni e servizi.
Il gemello digitale
Il settore del pompaggio dei fluidi costituisce un frammento di Industria 4.0: l'industria del settore e la tecnologia intelligente delle pompe forniscono una gamma di prodotti e servizi che incrementano la produttività dei sistemi. Partendo ad esempio da una "app per smartphone" che utilizza il livello di rumorosità del motore si giunge ad identificare potenziali risparmi. In generale i sistemi di analisi hanno tutti in comune la stessa cosa: forniscono informazioni e funzioni sotto forma di "gemello digitale", ovvero una copia virtuale di un oggetto reale, come potrebbe essere considerata, in questo caso, una pompa "intelligente" che, consentendo il suo collegamento nella rete della smart factory, rende massima la produttività.
Grazie al gemello digitale è possibile fare in modo che le diverse applicazioni e i vari utenti lavorino sempre sul database corretto. Ogni gruppo pompa ha quindi nel suo gemello digitale una "fotocopia" che agisce come fonte centralizzata di informazioni; l suo interno vengono registrate tutte le modifiche apportate al prodotto reale. Diversamente però dal concetto di big data, non si tratta di un semplice insieme di dati, ma di informazioni importanti: se combinato con interfacce standardizzate, il gemello digitale serve come base per il collegamento in rete con altri dispositivi e sistemi. L'accesso al gemello digitale è possibile in qualsiasi fase del processo da parte dei diversi utenti delle varie divisioni dell'azienda, sia via cloud che attraverso un collegamento diretto al dispositivo. In questo modo, le informazioni sullo stato di funzionamento o lo storico sono facilmente accessibili anche da dispositivi mobili. Allo stesso tempo, tutti i dati sono protetti da accessi non autorizzati e dalla perdita dei dati, rendendo il gemello digitale nel cloud l'elemento chiave della smart factory.
- Efficienza delle risorse e uso ottimizzato dei materiali;
- Disponibilità e affidabilità operativa;
- Flessibilità attraverso una riconfigurazione a breve termine;
- Riduzione di time to market.
I singoli componenti sono quindi chiamati a comunicare in modo decentrato l'uno con l'altro e a rispondere in modo autonomo ai mutamenti delle condizioni di sistema. I prodotti e i servizi intelligenti creano solide basi per lo sviluppo della smart factory dove le tre qualità fondamentali che i prodotti intelligenti debbono garantire sono: Connettività, Trasparenza, Funzioni e servizi.
Il gemello digitale
Il settore del pompaggio dei fluidi costituisce un frammento di Industria 4.0: l'industria del settore e la tecnologia intelligente delle pompe forniscono una gamma di prodotti e servizi che incrementano la produttività dei sistemi. Partendo ad esempio da una "app per smartphone" che utilizza il livello di rumorosità del motore si giunge ad identificare potenziali risparmi. In generale i sistemi di analisi hanno tutti in comune la stessa cosa: forniscono informazioni e funzioni sotto forma di "gemello digitale", ovvero una copia virtuale di un oggetto reale, come potrebbe essere considerata, in questo caso, una pompa "intelligente" che, consentendo il suo collegamento nella rete della smart factory, rende massima la produttività.
Grazie al gemello digitale è possibile fare in modo che le diverse applicazioni e i vari utenti lavorino sempre sul database corretto. Ogni gruppo pompa ha quindi nel suo gemello digitale una "fotocopia" che agisce come fonte centralizzata di informazioni; l suo interno vengono registrate tutte le modifiche apportate al prodotto reale. Diversamente però dal concetto di big data, non si tratta di un semplice insieme di dati, ma di informazioni importanti: se combinato con interfacce standardizzate, il gemello digitale serve come base per il collegamento in rete con altri dispositivi e sistemi. L'accesso al gemello digitale è possibile in qualsiasi fase del processo da parte dei diversi utenti delle varie divisioni dell'azienda, sia via cloud che attraverso un collegamento diretto al dispositivo. In questo modo, le informazioni sullo stato di funzionamento o lo storico sono facilmente accessibili anche da dispositivi mobili. Allo stesso tempo, tutti i dati sono protetti da accessi non autorizzati e dalla perdita dei dati, rendendo il gemello digitale nel cloud l'elemento chiave della smart factory.
La tecnologia del pompaggio nella smart factory
Se proseguiamo nel riferirci ad una realtà concreta, un gruppo pompa "intelligente" comprende una pompa, un motore ma anche un sistema a velocità variabile e un'unità di controllo. Il principio che si nasconde dietro questa idea è uno dei fondamenti dell'industria digitale: i sensori e i sistemi di controllo sono integrati direttamente con il prodotto. In questo modo, il funzionamento può essere rettificato localmente, automaticamente e autonomamente, e l'informazione è disponibile grazie a interfacce collegate in rete. L'unità di controllo misura in modo continuo le pressioni di aspirazione e di mandata della pompa e stabilisce il punto di funzionamento ottimale della pompa sulla base della pressione differenziale. Uno schermo mostra immediatamente se è possibile risparmiare energia con un funzionamento più efficiente, ovvero il sistema di controllo non fornisce solo dati ma informazioni rilevanti che sono il punto di partenza per decidere come ottimizzare il funzionamento del gruppo. Torniamo però alle qualità fondamentali prima citate e vediamole più in dettaglio calandole nella realtà dei sistemi di pompaggio:
Connettività
La lettura del codice QR (QR = Quick Response, sono codici grafici acquisibili) della pompa da parte di dispositivi mobili, consente un accesso facile e veloce alle caratteristiche tecniche, alle manutenzioni effettuate e ai report di collaudo corredati di fotografie. In un convertitore di frequenza abbinato ad una pompa, l'inserimento di moduli d'interfaccia analogica o di comunicazione "bus di campo" permette il trasferimento dei dati di processo. Questi ultimi, tramite l'integrazione di un modulo Bluetooth, risultano acquisibili e modificabili anche attraverso una App per smartphone o tablet.
Trasparenza
Tutti i prodotti intelligenti possono essere identificati unicamente in modo digitale e possono essere riconosciuti, per esempio, attraverso il loro numero di serie. La quantità di informazioni importanti rilevabili dal prodotto dipende dal tipo di collegamento alla rete e al livello di digitalizzazione. Affinché i dati operativi siano disponibili e fruibili non solo da remo to, ma anche a bordo macchina, i dispositivi elettronici sono dotati di display grafico e sono forniti già completamente assemblati alle pompe, dopo essere stati parametrizzati in fabbrica.
Funzioni e servizi
I gruppi pompa "intelligenti" contribuiscono in modo autonomo a ottimizzare il loro funzionamento grazie all'intelligenza decentralizzata. Ad esempio, funzioni come il controllo della modalità operativa oppure la gestione della configurazione "multipompa" (fino a sei pompe con piena ridondanza), possono essere portate a termine autonomamente. La piena trasparenza sul funzionamento, oltre a dare indicazioni sul punto operativo, facilita l'assistenza tecnica e la programmazione delle attività di manutenzione.
Conclusioni
L'esperienza suggerisce che la via tracciata dalle tecnologie informatiche possiede potenziali notevoli e soprattutto applicazioni concrete con vantaggi misurabili. Nell'ambito di una unità produttiva che utilizza macchinari e apparecchiature come i sistemi di pompaggio, assai diffusi nella industria di diversi settori, questo approccio apre alla opportunità di partecipare proattivamente ai progetti di digitalizzazione della propria azienda. La sinergia tra tecnici del processo produttivo e gli energy manager che presidiano la parte prettamente energetica nei progetti e nella realizzazione dei data analytics, consente di dotarsi di soluzioni ingegnerizzate più aperte, modulari, standardizzate ed estendibili. Si tratta comunque di soluzioni che rispettano la base installata consentendo di ottenere un utilizzo di tecnologie più efficienti, la ottimizzazione dei processi, la razionalizzazione dei consumi ed anche un miglioramento dei comportamenti.
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Parole chiave: Consumi energetici, Sistemi di pompaggio
