I reattori a serbatoio agitato continuo (CSTR) sono ampiamente utilizzati nell’industria chimica. I sistemi di agitazione sono essenziali per mantenere condizioni di processo omogenee, ma i relativi componenti meccanici sono soggetti a usura e guasti che possono causare fermi impianto non pianificati.
Il Rotating Machinery Manager è una soluzione IIoT progettata per il monitoraggio delle condizioni e la manutenzione predittiva di apparecchiature rotanti. In un’applicazione nel settore chimico, ha contribuito a identificare un guasto meccanico in un agitatore di reattore prima che il problema si trasformasse in un danno più grave.
Perché l’affidabilità degli agitatori è fondamentale nei reattori chimici
Un reattore a serbatoio agitato continuo garantisce un ambiente di reazione stabile e omogeneo. Le materie prime vengono introdotte continuamente e miscelate tramite agitazione costante, mentre il prodotto della reazione viene contemporaneamente prelevato.
Al centro del sistema si trova un agitatore meccanico, generalmente azionato da un motore elettrico collegato a un albero centrale e a una o più giranti.
Un funzionamento affidabile è particolarmente importante in applicazioni come la fermentazione e la sintesi chimica. Nella fermentazione, una miscelazione efficace contribuisce a distribuire uniformemente nutrienti e ossigeno, favorendo la crescita dei microrganismi e la resa del processo. Nella sintesi chimica, un’agitazione uniforme contribuisce a mantenere temperature costanti e concentrazioni omogenee dei componenti all’interno del reattore. Solo in queste condizioni è possibile controllare la velocità di reazione e garantire la qualità del prodotto finale.
Rischi tipici per i sistemi di agitazione
I sistemi di agitazione sono esposti a diversi rischi meccanici.
Fluidi ad alta viscosità o miscele con un elevato contenuto di solidi possono sovraccaricare il motore. Il disallineamento dell’albero può causare vibrazioni, rumore e un’usura accelerata dei cuscinetti. Nei reattori pressurizzati, le perdite delle tenute possono inoltre generare rischi per la sicurezza e problemi di contaminazione.
Se tali guasti compromettono la miscelazione, possono influenzare il processo di reazione e provocare costosi tempi di fermo dell’impianto.
Monitoraggio delle condizioni degli agitatori basato su IIoT
Un’azienda chimica che gestisce diversi reattori a serbatoio agitato continuo per la produzione di intermedi chimici speciali ha implementato il Rotating Machinery Manager per migliorare il monitoraggio delle condizioni operative.
La soluzione utilizza una sonda multisensore che misura:
- vibrazioni
- ultrasuoni
- temperatura
La sonda è certificata per aree pericolose, comunica in modalità wireless tramite LoRaWAN® ed è progettata per garantire una lunga durata della batteria.
I dati di misura vengono trasmessi a una dashboard centralizzata, dalla quale gli operatori possono monitorare da remoto lo stato operativo dei reattori. Un algoritmo di machine learning integrato aiuta a identificare anomalie e possibili cause di guasto in una fase iniziale.
Quali guasti possono essere rilevati?
Il Rotating Machinery Manager può identificare segnali di guasti meccanici quali:
- usura dei cuscinetti
- lubrificazione insufficiente
- surriscaldamento
- cavitazione
- disallineamento
L’edge computing elabora i dati provenienti dai sensori, mentre l’analisi basata sul machine learning rileva le anomalie e ne individua le possibili cause radice.
Ciò fornisce ai team di manutenzione le informazioni necessarie per intervenire tempestivamente, contribuendo a ridurre i fermi non pianificati e a prolungare la vita utile delle apparecchiature.
Caso applicativo: evitato un danno grave
Una sonda multisensore acquisisce i dati di misurazione, mentre uno strumento di analisi digitale supporta il monitoraggio delle condizioni e la manutenzione predittiva degli agitatori del reattore.
L’efficacia della soluzione è stata dimostrata quando la boccola inferiore di uno dei reattori ha mostrato segni di usura avanzata.
Il sistema ha rilevato l’anomalia ed emesso un allarme tempestivo. Il team di manutenzione ha fermato il reattore e ispezionato l’apparecchiatura.
La boccola inferiore è risultata gravemente danneggiata. Poiché il guasto è stato identificato in anticipo, il problema non si è esteso alla tenuta meccanica superiore, evitando così danni più critici e costosi.
Il caso dimostra come la manutenzione predittiva degli agitatori possa aiutare i team di manutenzione a intervenire prima che un guasto meccanico si trasformi in un problema più grave.
Vantaggi per gli operatori di CSTR
Il Rotating Machinery Manager può essere installato senza modifiche significative alla configurazione dell’impianto ed è compatibile con un’ampia gamma di macchine, indipendentemente dal tipo o dall’età.
La tecnologia wireless consente inoltre l’installazione in aree pericolose, mentre il monitoraggio remoto riduce la necessità per gli operatori di accedere direttamente ai macchinari.
I principali vantaggi includono:
- riduzione dei tempi di fermo
- maggiore sicurezza e conformità
- ottimizzazione delle prestazioni dell’impianto
- maggiore efficienza energetica
- riduzione dei costi di manutenzione
Come viene implementata la soluzione di monitoraggio?
L’implementazione comprende generalmente diverse fasi:
- ispezione dell’impianto e identificazione delle posizioni più idonee per i sensori
- installazione di una sonda multisensore con le necessarie approvazioni ATEX
- misurazione dell’intensità del segnale e configurazione della rete
- installazione di un gateway LoRaWAN®
- configurazione della dashboard e del sistema di allarme
- analisi continua dei dati di vibrazione, ultrasuoni e temperatura
- identificazione e analisi delle possibili cause radice
Conclusione: migliorare la disponibilità grazie alla manutenzione predittiva
La manutenzione predittiva degli agitatori nei reattori a serbatoio agitato continuo può contribuire a ridurre i tempi di fermo non pianificati, i rischi per la sicurezza e i costi conseguenti.
Combinando IIoT, tecnologia multisensore e analisi supportate dal machine learning, è possibile rilevare anomalie meccaniche prima che si trasformino in guasti più gravi.
Il caso applicativo nel settore chimico dimostra come il monitoraggio continuo delle condizioni possa migliorare la disponibilità delle apparecchiature e aiutare i team di manutenzione a intervenire al momento giusto.
Further details on the Rotating Machinery Manager can be found in our brochure. Also visit the WIKA website for more information on predictive maintenance of rotating machinery. Do you have a specific question? Your contact at WIKA will be pleased to assist you.
FAQ
1. Che cos’è la manutenzione predittiva degli agitatori?
La manutenzione predittiva utilizza il monitoraggio continuo delle condizioni per rilevare cambiamenti nello stato operativo di un agitatore prima che si trasformino in gravi guasti meccanici.
2. Quali parametri possono essere monitorati su un agitatore?
Il Rotating Machinery Manager misura vibrazioni, ultrasuoni e temperatura tramite una sonda multisensore.
3. Quali guasti è possibile rilevare tramite il monitoraggio delle condizioni dell’agitatore?
La soluzione può rilevare segnali di usura dei cuscinetti, lubrificazione insufficiente, surriscaldamento, cavitazione e disallineamento.
4. Il sistema può essere utilizzato in aree pericolose?
Sì. La sonda multisensore può essere installata con le approvazioni richieste per applicazioni in aree pericolose.
5. Quali sono i principali vantaggi della manutenzione predittiva per i reattori chimici?
I principali vantaggi includono la riduzione dei tempi di fermo, una maggiore sicurezza, costi di manutenzione inferiori e una migliore disponibilità dell’impianto.
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