Gli azionamenti forniscono sicurezza alle macchine per alimenti e bevande

Gli azionamenti a velocità variabile (VSD) hanno sostituito con successo molte delle tecniche tradizionali di controllo nei macchinari utilizzati in tutto il settore alimentare. In aggiunta al controllo preciso dei processi e all'efficienza energetica migliorata in misura significativa, gli azionamenti aiutano i fabbricanti di macchinari anche a conformarsi ai necessari standard di sicurezza e a ridurre la complessità degli impianti.

I settori industriali alimentari impiegano una grande varietà di macchinari nei processi, dalla movimentazione delle materie prime, al pompaggio e trasporto degli ingredienti, dalla lavorazione con miscelazione e cottura, fino al confezionamento e allo stoccaggio. Per quanto diverse siano le applicazioni, tutte si affidano a un fattore comune: il motore elettrico in bassa tensione (BT) sia a c.a. (corrente alternata), che a c.c. (corrente continua), inclusi i più recenti motori a magnete permanente e sincroni a riluttanza.

Pompe, ventilatori e persino decantatori possono essere controllati molto efficacemente mandando i loro motori in BT a tutta velocità e regolandone l'uscita con metodi meccanici relativamente poco sofisticati, quali riduttori o valvole di regolazione. Negli ultimi 30 anni, tuttavia, abbiamo assistito all'adozione di un metodo, più elegante e a maggior efficienza energetica, basato su azionamenti a velocità variabile (VSD).

La sicurezza dei macchinari rappresenta un aspetto critico per il settore alimentare, inclusi gli zuccherifici dove vengono utilizzati grosse macchine per varie applicazioni.

Azionamento per funzionamento a supporto della sicurezza dei macchinari

Un VSD garantisce che un processo possa raggiungere la velocità e la coppia ottimali pur mantenendo la precisione richiesta. I vantaggi degli azionamenti a c.a. sono accertati in termini di notevoli miglioramenti in produttività ed efficienza degli impianti, risparmio energetico e ridotta usura delle apparecchiature in movimento. Tuttavia, a causa della precisione di controllo che offrono, gli azionamenti possono svolgere un ruolo di pari importanza per garantire l'arresto in sicurezza dei macchinari.

La sicurezza funzionale fa parte di un regime di sicurezza universale che dipende dal corretto funzionamento di un sistema o un'apparecchiatura in risposta ai suo input. Nei macchinari, per sicurezza funzionale di solito si intende un sistema che monitora con sicurezza e, se necessario, assume il controllo delle applicazioni meccaniche per riportare il funzionamento in uno stato sicuro o per garantire che venga eseguita l'azione desiderata, ad esempio un arresto sicuro.

I nostri azionamenti in BT a c.a. supportano il funzionamento di macchinari e la sicurezza dei processi. Gli azionamenti offrono una vasta selezione di funzioni di sicurezza sia di serie che integrate nel modulo delle funzioni di sicurezza opzionali. L'opzione delle funzioni di sicurezza certificate in un azionamento riduce la necessità di aggiunte esterne quali contattori e relè di sicurezza, e quindi del cablaggio che essi richiederebbero.

Le funzioni di sicurezza più comuni in un azionamento

Forse la più essenziale delle funzioni di sicurezza è la Safe Torque Off (STO), che porta la macchina in uno stato sicuro di assenza di coppia e/o ne impedisce l'avviamento accidentale. Questa funzione consente di eseguire in sicurezza la pulizia e la manutenzione meccanica dei macchinari di lavorazione degli alimenti. In alternativa, può permettere all'operatore di riposizionare il prodotto mentre l'azionamento è in pausa in modalità stand-by, pronto a riprendere il funzionamento con un'interruzione minima della produzione. Le funzioni diagnostiche interne dell'azionamento continuano ad essere operative durante il fermo, rendendo possibile l'analisi di tali eventi in seguito, una funzione che può essere di grandissimo vantaggio quando si ottimizza un processo.

Una funzione affine è la Safe Stop 1 (SS1) che porta il macchinario in uno stato di arresto sicuro se vengono individuate certe condizioni. Quando viene attivata rallenta il motore e attiva la funzione STO dopo un certo intervallo di tempo.

Safe Operating Stop (SOS) mantiene il motore in stato di fermo sicuro pur mantenendo la coppia del motore ed è in relazione con Safe Stop 2 (SS2), che arresta il motore in sicurezza, attivando SOS al disotto di una velocità specificata o dopo un limite di tempo definito.

Molte altre funzioni di sicurezza definite possono essere incorporate negli azionamenti, fra cui funzioni quali: Safely-Limited Speed (SLS), che impedisce al motore di superare i limiti di velocità definiti; Safe Direction (SDI), che impedisce all'albero motore di muoversi in una direzione indesiderata; Safe Brake Control (SBC), che fornisce un segnale sicuro in uscita per il controllo del freno meccanico del motore mentre controlla che l'azione si sia verificata; Safe Speed Monitor (SSM), che fornisce un segnale sicuro in uscita che indica che la velocità è inferiore al limite specificato.

Applicazioni tipiche nel settore alimentare per gli azionamenti relativi alla sicurezza

Con la funzione STO integrata di serie, il nuovo azionamento ACS880 di ABB può essere fornito con le più comuni funzioni di sicurezza certificate integrate nel suo modulo di funzioni di sicurezza opzionali. Le funzioni tipiche di questi tipi di azionamenti relativi alla sicurezza cono SS1, SBC e SLS. La SS1 è particolarmente importante per applicazioni quali le grandi centrifughe per zuccherificio. Se un operatore resta impigliato nel meccanismo, l'uso della sola STO potrebbe lasciare in rotazione la centrifuga anche per un'ora a causa della grande inerzia. La SS1 porterà la centrifuga in riposo sotto controllo, tipicamente impiegando la frenatura attiva di un azionamento rigenerativo. La STO sarebbe poi attivata per rimuovere la coppia e rendere sicura la centrifuga.

La funzione Safe Brake Control (SBC) sarebbe impiegata su un pallettizzatore o un trasportatore verticale. Il freno meccanico può essere usato per arrestare in sicurezza il movimento nei casi in cui il motore non riesce a fornire una coppia sufficiente a sollevare il carico, oppure il carico si muove o accelera in modo incontrollato. Il freno viene attivato o con una funzione di arresto, o quando il movimento del motore non è quello previsto dal monitoraggio di sicurezza. La funzione SLS garantisce che una macchina non vada oltre una velocità preimpostata, garantendo, ad esempio, che una centrifuga per decantazione di olio liquido non sia danneggiata da forze di rotazione eccessive

Il modulo opzionale per le funzioni di sicurezza può essere installato sul drive ACS880 per fornire ulteriori funzioni di sicurezza.

In che modo le funzioni di sicurezza vanno a vantaggio della vostra applicazione

In diverse applicazioni per alimenti una centrifuga per decantazione usa forze centrifughe molto elevate per separare i solidi dai liquidi. La chiave per la separazione è l'elevata forza centrifuga. Questo dà il vantaggio di aumentare la produttività del processo, con risparmio di tempo e denaro, ma al tempo stesso introduce alcuni problemi di sicurezza che occorre affrontare.

Tutti i malfunzionamenti o i problemi meccanici possono presentare un serio pericolo per la sicurezza. Ad esempio, una piccola vibrazione causata dal decantatore che opera al di sopra di una certa velocità può rapidamente causare grossi problemi di sicurezza, non solo per la macchina, ma anche per il personale e la produzione. Gli azionamenti a velocità variabile possono aiutare i fabbricanti di centrifughe per decantazione a conformarsi alle norme di sicurezza richieste, con le funzioni di sicurezza più appropriate integrate per ridurre in generale il numero di componenti e la complessità dell'impianto.

L'affidabilità dei moderni azionamenti ha fatto sì che siano arrivati ad essere considerati elemento integrale di un impianto di sicurezza. Con funzioni di sicurezza dedicate, costituiscono un elemento sempre più importante per aiutare l'industria alimentare a migliorare i dati della sua sicurezza, al tempo stesso massimizzando la produttività e quindi la redditività.