Oltre la coppia: la sfida della gestione della potenza per le macchine di frantumazione

La gestione della coppia può essere fondamentale per le macchine che occasionalmente devono resistere a sovraccarichi.

Ma questa è solo una parte della storia. Che si tratti di lavorare roccia dura, detriti da demolizione o aggregati riciclati, i frantumatori operano in condizioni altamente imprevedibili.

Le caratteristiche dei materiali possono cambiare rapidamente, la consistenza dell'alimentazione è raramente perfetta e i sovraccarichi rappresentano un rischio operativo costante.

I sistemi di trasmissione tradizionali si sono storicamente basati sulla trasmissione meccanica diretta dal motore al frantumatore. Questo metodo è generalmente robusto, ma può esporre l'intero sistema a improvvisi picchi di coppia durante l'avviamento, in caso di ostruzione o se del materiale non frantumabile entra nella camera di frantumazione.

Le conseguenze di questi scenari saranno un'usura accelerata, affaticamento della trasmissione, intervalli di manutenzione più lunghi e, potenzialmente, costosi tempi di fermo.

"Le apparecchiature di frantumazione devono essere in grado di assorbire enormi variazioni di carico mantenendo una produzione continua", afferma Gianluca Pagani, Direttore Tecnico e Ricerca e Sviluppo di Transfluid, azienda leader a livello globale nella produzione di componenti industriali e navali avanzati.

Gianluca Pagani, Direttore Tecnico e Ricerca e Sviluppo di Transfluid

"La sfida", aggiunge, "è che i sistemi meccanici non reagiscono naturalmente bene agli urti e, quanto più aggressivo diventa l'ambiente operativo, tanto più importante diventa la gestione controllata della coppia."

Dalla trasmissione di potenza alla gestione dell'energia.

Nel settore della frantumazione mobile, si sta diffondendo la consapevolezza che i sistemi di trasmissione di potenza non debbano essere considerati semplici collegamenti meccanici passivi, ma debbano svolgere un ruolo attivo nel controllo dei carichi, nella stabilizzazione delle prestazioni e nella protezione dei componenti critici.

Ciò si può notare nell'adozione di giunti idrodinamici a riempimento variabile, che trasferiscono la coppia attraverso un mezzo fluido anziché tramite contatto meccanico diretto.

Controllando la trasmissione della coppia durante l'avviamento e il funzionamento, questi sistemi riducono gli urti meccanici e uniformano l'interazione tra motore, motore elettrico e frantumatore.

Ciò consente agli operatori di ottenere un avviamento controllato sotto carico. Riduce inoltre lo stress su riduttori e trasmissioni e contribuisce a migliorare la stabilità del sistema in condizioni operative con livelli di richiesta di potenza fluttuanti.

Sia per le macchine diesel che per quelle elettriche, tecnologie come i raccordi idraulici a riempimento variabile KPT di Transfluid sono progettate secondo questo principio.

"Il sistema utilizza una pompa di alimentazione dell'olio azionata esternamente e un sistema di valvole a comando elettrico per regolare il flusso dell'olio all'interno del giunto, consentendo un innesto fluido e un trasferimento di coppia controllato", afferma Samuele Aguggiaro, responsabile meccanico R&D di Transfluid.

Il risultato non è solo un avviamento più graduale, ma anche la capacità di isolare il motore primo da condizioni di carico dannose.

Secondo Aguggiaro, "l'industria è andata oltre la semplice domanda se una macchina può avviarsi sotto carico.

Massimizzare i tempi di attività e la durata di vita è incredibilmente importante per i frantumatori, alcuni dei quali possono essere enormi e incredibilmente costosi.

"Ora l'attenzione si concentra su come gestire in modo intelligente tale carico durante l'intero ciclo operativo, poiché ciò influisce direttamente sulla durata dei componenti, sul consumo di carburante, sull'efficienza energetica e sui tempi di attività."

Affidabilità sotto pressione

Per i produttori di apparecchiature originali (OEM), l'affidabilità della trasmissione è diventata sempre più importante con l'aumentare della potenza delle macchine, e di conseguenza aumentano anche le aspettative dei clienti in termini di tempi di attività.

I moderni impianti di frantumazione spesso operano in ambienti remoti o ad alto costo, dove qualsiasi fermo imprevisto ha immediate conseguenze operative e, di conseguenza, finanziarie.

Ciò è particolarmente vero nelle applicazioni di riciclaggio urbano, dove gli appaltatori si trovano spesso a dover rispettare scadenze ristrette, a gestire materiali di alimentazione variabili e a subire pressioni da parte delle autorità locali per ridurre al minimo i disagi.

In queste condizioni, un'erogazione di coppia più fluida e una protezione integrata contro i sovraccarichi possono offrire vantaggi operativi significativi.

I giunti idrodinamici possono contribuire all'assorbimento delle vibrazioni e alla riduzione della trasmissione dei carichi d'urto attraverso la catena cinematica. Questi fattori possono contribuire in modo significativo a garantire una maggiore durata dei componenti collegati e, di conseguenza, una maggiore vita operativa del frantoio.

Inoltre, le tecnologie in grado di semplificare l'assistenza e ridurre la complessità della manutenzione sul campo sono sempre benvenute. Ciò include il montaggio esterno di componenti come filtri dell'olio, pompe di alimentazione e valvole di controllo.

La possibilità di scollegare il motore dal carico favorisce anche il riscaldamento a vuoto e l'accelerazione controllata, contribuendo a ridurre lo stress durante le fasi di avviamento della macchina.

Samuele Aguggiaro, responsabile meccanico del reparto Ricerca e Sviluppo di Transfluid

Sistemi più intelligenti per le operazioni moderne

Con la crescente digitalizzazione delle apparecchiature di frantumazione e vagliatura, anche i sistemi di trasmissione si stanno evolvendo, andando oltre le semplici funzioni meccaniche.

I sistemi di gestione elettronica vengono sempre più integrati nelle tecnologie di accoppiamento per fornire monitoraggio, diagnostica e controllo operativo da remoto.

Sistemi come la piattaforma di gestione MPCB di Transfluid possono monitorare le velocità di ingresso e di uscita, tracciare i parametri di accoppiamento, fornire segnali di allarme alle sale di controllo centrali e supportare l'implementazione di logiche di interblocco.

Nelle applicazioni con motori diesel, i sistemi di gestione possono anche misurare la coppia e la potenza, aiutando gli operatori a ottimizzare i profili di innesto e disinnesto.

Per gli operatori, questo si inserisce in una tendenza positiva del settore verso la manutenzione predittiva e la trasparenza operativa.

“Nel settore del riciclaggio e degli inerti, gli operatori sono sotto pressione per massimizzare la disponibilità e al contempo contenere i costi di manutenzione”, afferma Pagani. “Una maggiore visibilità sul comportamento della trasmissione consente di identificare i problemi in anticipo e aiuta a evitare i guasti che causano gravi interruzioni della produzione.”

Gli impianti di frantumazione operano regolarmente in ambienti remoti in cui un fermo imprevisto potrebbe significare una lunga interruzione delle attività.

Questo livello di monitoraggio sta diventando particolarmente rilevante con l'espansione dell'elettrificazione nelle attrezzature di frantumazione. Le trasmissioni elettriche possono erogare una coppia elevata istantaneamente, creando ulteriori sollecitazioni sui sistemi di trasmissione durante le accelerazioni e le variazioni di carico.

Di conseguenza, la gestione controllata della coppia è sempre più considerata un fattore abilitante importante sia per le macchine diesel che per quelle elettriche.

Un cambio di mentalità nel settore della frantumazione e del riciclaggio.

Il cambiamento più ampio in atto nei processi di frantumazione, vagliatura e riciclaggio non riguarda semplicemente l'aggiunta di nuovi componenti. Riflette un cambiamento più profondo nel modo in cui vengono valutate le prestazioni delle macchine.

Storicamente, i sistemi di trasmissione erano spesso considerati secondari rispetto alla produttività o alla potenza installata. Oggi, i produttori di apparecchiature originali (OEM) e gli utenti finali attribuiscono maggiore importanza al costo totale di proprietà, alla durata utile delle apparecchiature e alla resilienza operativa.

E questo sta cambiando il ruolo delle tecnologie di trasmissione di potenza nella progettazione delle macchine.

Anziché fungere da connettori meccanici, sistemi come i giunti fluidici a riempimento variabile stanno diventando parte di una strategia più ampia volta a migliorare l'affidabilità, l'efficienza e la protezione delle macchine.

Per un settore che opera sotto crescente pressione per migliorare la produttività e al contempo ridurre il rischio operativo, la capacità di gestire attivamente la coppia, anziché limitarsi a trasmetterla, potrebbe rivelarsi una delle priorità ingegneristiche determinanti per la prossima generazione di macchinari di frantumazione.

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Questo articolo è stato prodotto da KHL Content Studio, in collaborazione con esperti di Transfluid.

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Tutte le immagini sono fornite da Transfluid.

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