Webinar: Manutenzione predittiva 4.0 e Ultrasuoni

Fabrizio La Vita04/20
Fabrizio La Vita
Regional Manager Italia
Supporto tecnico & Training
UE Systems
fabrizio@uesystems.com
+39 3490771553
PRESENTAZIONE

PRESENTAZIONE
FONDATA NEL 1973 AD ELMSFORD NEW YORK, USA
SIAMO PRESENTI IN TUTTO IL MONDO:
UE Systems Europe con sede in Olanda ed uffici in: REGNO UNITO,
GERMANIA, FRANCIA, SPAGNA, POLONIA ED ITALIA
Corsi di CERTIFICAZIONE per CATEGORIE I, II ISO 18436-8
Corsi On-site di STRUMENTAZIONE & SOFTWARE
Corsi On-site di IMPLEMENTAZIONE DELLA TECNOLOGIA

Fisica degli Ultrasuoni
Applicazioni della tecnologia ad Ultrasuoni
Ricerca perdite: Abbatti i costi del 30% e aumenta il budget a disposizione
Ispezioni Meccaniche:
Ispezioni elettriche: Elimina i pericoli e garantisci più sicurezza ai tuoi colleghi
Monitoraggio Online: Manutenzione 4.0
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AGENDA DEL WEBINAR
Riduci i guasti e guadagna in affidabilità: come non far arrabbiare, (o forse
un po' meno), il tuo responsabile di produzione

Il Suono è una Vibrazione che si
propaga tipicamente come un’onda di
pressione meccanica udibile, attraverso
un Mezzo di propagazione.
Nella pratica esse si propagano
LONGITUDINALMENTE, cioè parallele
alla direzione in cui esse si propagano.
FISICA DEGLI ULTRASUONI

Il suono è caratterizzato da tre range di Frequenza
1. Range degli Infrasuoni– Al di sotto della capacità uditiva umana – Suono a bassissima frequenza
2. Range dei Suoni– Range di udibilità umana – Suono a bassa frequenza
3. Range degli Ultrasuoni – Al di sopra della capacità uditiva umana – Suono ad alta frequenze

Categorie di
Ultrasuoni
ECO IMPULSI
POTENZA
AIRBORNE
STRUCTUREBRONE

Onde sonore a bassa Frequenza:
• Onde sonore forti e potenti
• Capacità di penetrate i solidi
• Conversione di modo multipla
• MULTIDIREZIONALE
Onde sonore ad alta Frequenza
• Onde sonore corte e deboli
• Incapaci di penetrare i solidi
• Conversione di modo singola
• DIREZIONALI E LOCALIZZABILI
Basse Frequenze VS Alte Frequenze
20 Hz – 20 kHz 20 kHz – 100 kHz
da 1.9 cm 17 m da 0.3 cm a 1.6 cm

Direzionali e
localizzabili
Singola conversione di modo
Penetrano attraverso
piccole fessure, ma non
i solidi
L’intensità diminuisce con la
distanza

Sorgente dell’Ultrasuono
La tecnologia ad Ultrasuoni Airborne/Structureborne rileva 3 fenomeni:
AttritoTurbolenza Ionizzazione

La Tecnologia ad Ultrasuoni può essere utilizzata in ogni settore ed impianto industriale
Ricerca Perdite
Ispezioni Elettriche
Ispezione Valvole e Scaricatori di condensa
Ispezioni meccaniche
Corretta lubrificazione
Monitoraggio online
Perdite di gas compressi e a vuoto: Aria, Idrogeno, Azoto, etc
Corona, Arco, Tracking, Vibrazioni meccaniche, in MD e AT.
By pass, Regolazione, etc, efficienza del vapore, guasto dello scaricatore.
Condition Monitoring dei cuscinetti, motoriduttori, trend storico, analisi
della frequenze del guasto.
Lubrificazione basata sulle condizioni.
Sensori fissi per PLC per controllo valvole e cuscinetti
Sistema di sensori remoti Ethernet compatibili per monitoraggio cuscnetti
(Industria 4.0)
APPLICAZIONI DEGLI ULTRASUONI

Ispezioni Elettriche
Ispezioni cuscinettiPerdite di gas
Ispezione Valvole Ispezione Vapore
Lubrificazione cuscinettiPerdite a vuoto
AIRBORNE STRUCTUREBORNE
APPLICAZIONI DEGLI ULTRASUONI
40 kHz 40 kHz
40 kHz
30 kHz 30 kHz
25 kHz 25 kHz

UP 9000
UP 100
UP 3000
UP 2000
Grease Caddy
UP 10000
UP 15000
UP 201 UP 401
STRUMENTAZIONE ULTRAPROBE

Ricerca perdite
Abbatti i costi del 30% e aumenta il budget a disposizione

La ricerca perdite è alla base della
tecnologia ad ultrasuoni. È
un’attività semplice, alla portata di
tutti e con una curva di
apprendimento molto rapida, per
quanto riguarda le attività di
rilevamento degli sprechi
all’interndo delle industrie.
Gli ultrasuoni sono utilizzati per
localizzare, misurare, quantificare
e riparare le perdite e possono
avere un impatto immediate sul
risparmio energetico.
ULTRASUONI AIRBORNE

Un flusso di gas può essere identificato come:
FLUSSO LAMINARE
FLUSSO TURBOLENTO
Funziona per tutti i tipi gas:
ARIA COMPRESSA
IMPIANTI A VUOTO
GAS SPECIALI
LIMITAZIONE:
Solo un flusso turbolento genere un Ultrasuono
PERDITA
DI PRESSIONE
PERDITA A
VUOTO
Azoto, Ossigeno, Acetilene, Idrogeno,
Propano, Metano, etc..
ULTRASUONI AIRBORNE

L’Ottimizzazione dei sistemi di aria compressa permette di raggiungere un
rendimento energetico fino al 30%.
Fonte: KAESER COMPRESSORS
IL PIANO DI RICERCA PERDITE
AFFIDABILITÀ
SICUREZZA
RISPARMIO ENERGETICO

IL PIANO DI RICERCA PERDITE
PIÙ EFFICIENTI
PIÙ EFFICACI
RIPARARE LE PERDITE PROATTIVAMENTE
SVILUPPARE UN PIANO DI VALUTAZIONE PER IL SIST. DI ARIA COMPRESSA/GAS
INTEGRARE IL PIANO DI VALUTAZIONE NEL PROPRIO PIANO DI MANUTENZIONE E AFFIDABILITÀ

Riduce l’energia usata
Aumenta l’efficienza
Massimizza l’uso produttivo di aria compressa
Riduce le emissioni di gas serra
Aumenta la sicurezza
Supporta politiche di controllo qualità
PERCHÉ?
MORALE DELLA FAVOLA: FERMA LE
PERDITE STAI BUTTANDO VIA DENARO

COSA?
1) COMPRESSORI; 2)SISTEMA DI DISTRIBUZIONE; 3) SISTEMA DI TRATTAMENTO DELL’ARIA;
4) SISTEMA DI CONTROLLO E ATTUAZIONE
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3
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COSA?
AREA DI PRODUZIONE E FORNITURA (SIST.CONTROLLO PRESSIONE E FLUSSO)

COSA?
AREA DEGLI UTILIZZATORI (DOPO SIST.CONTROLLO E FLUSSO)

COSA?
CONTRIBUISCONO ALLE PERDITE ANCHE: Separatori di condensa guasti, innesti, giunzioni, etc

COSA?
CONOSCI IL
LAYOUT DEL
TUO IMPIANTO!

L’aria compressa non è gratuita
Oltre il 50% di tutti gli impianti ad aria compressa presenta problemi di efficienza
energetica che dovrebbero essere corretti
Il 30 per cento di tutta l’aria compressa industriale viene persa a causa di perdite
Una perdita di 6 mm può costare fino a 17000* € all’anno se non viene rilevata
* 8760 h/anno, 5 bar sist.
COSA POSSO RAGGIUNGERE?

IL REPORT PERDITE

IL REPORT PERDITE
Garantire coerenza e ripetibilità
Contenimento dei costi
Risultato delle riparazioni
Un report deve :

PERCHÈ USARE GLI ULTRASUONI?
Le perdite di aria compressa sono destinate ad ACCUMULARSI
Fino al 30% di RISPARMIO energetico intervenendo sulle perdite
di aria compressa
RIPARARE le perdite riduce le ore di utilizzo dei compressori
Può ELIMINARE uno dei compressori
RIDUZIONE potenziale della pressione sulla linea
Uso in ambienti RUMOROSI
SEMPLICE da usare
Reportistica ACCURATA

EFFICIENTAMENTO ENERGETICO
VALVOLE E SCARICATORI DI CONDENSA
L’ultrasuono, sotto forma di onda trasversale, viaggia lungo il modulo a
contatto e viene ricevuto dal trasduttore Structureborne

A B C D
A = 33
dB
B = 48
dB
D = 48
dB
C = 52
dB
A B C D
A = 33
dB
B = 30
dB
D = 24
dB
C = 27
dB
VALVOLA
PERDE
VALVOLA
APERTA VALVOLA
CHIUSA
TURBOLENZA
A VALLE
A B C D
A = 33
dB
B = 37
dB
D = 33
dB
C = 37
dB
A B C D
A = 33
dB
B = 37
dB
D = 42
dB
C = 39
dB
E
E = 46
dB

Trattenere il vapore e scaricare la condensa
Massimizzare l’uso dell’energia proveniente dal vapore
Rimuovere rapidamente ed efficacemente la condensa in
modo che il processo si ripeta
Sfiatare l’aria dal sistema

STUDY CASES
Scaricatore di condensa termodinamico
Chattering – Cicli molto
veloci
Buone condizioni 2 – 10
cicli al minuto

Ispezioni Meccaniche:
Riduci i guasti e guadagna in affidabilità: come non far arrabbiare,
(o forse un po' meno), il tuo responsabile di produzione

L’ispezione dei cuscinetti utilizzando
la tecnologia ad Ultrasuoni
rappresenta un approccio non
invasivo per l’analisi in tempo reale
delle condizioni degli asset
meccanici.
Utilizzando gli ultrasuoni e le
tecniche di raccolta dati,
l’ispettore può identificare le
condizioni del macchinario ed
applicare una corretta
lubrificazione.
ULTRASUONI STRUCTUREBORNE

ISPEZIONI MECCANICHE
Ultrasuoni Structureborne
Approccio a contatto (modulo stetoscopico o magnetico) “guida d’onda”
La guida d’onda riceve parte degli ultrasuoni emessi all’interno dell’alloggiamento dei
cuscinetti sfruttando la conversione di modo
CUSCINETTO IN BUONE CONDIZIONI
Adeguatamente lubrificato, basso attrito
Emette ultrasuoni con ampiezza relativamente bassa
CUSCINETTO DANNEGGIATO
I danni aumentano i livelli di Ultrasuoni
Facile identificare le anomalie

L’ISPEZIONE AD ULTRASUONI DEI CUSCINETTI È UTILE PER
RICONOSCERE:
Inizio di rottura per fatica
Condizioni di guasto
Problemi legati alla lubrificazione – LUBRIFICAZIONE BASATA SULLE CONDIZIONI

CURVA I-P-F

MONITORAGGIO CUSCINETTI
UTILIZZO DEGLI ULTRASUONI PER PREDIRE IL COMPORTAMENTO DI CUSCINETTI:
Indicazione preventiva di guasti
Identificare le condizioni di lubrificazione
Evitare l’eccesso di lubrificazione
L’ATTRITO CAUSATO DA DUE COMPONENTI MECCANICI PROVOCA UN EMISSIONE
ULTRASONORA.
56 dB 40 dB
Cuscinetti ad alta velocità
Cuscinetti a bassa velocità <200 rpm
Cuscinetti a bassissima velciità <20 rpm

Mancanza di
lubrificazione
Danno
Microscopico
Danno
Visibile
Danno
Grave
Baseline
+ 8 dB
+ 12 dB
+ 16 dB
+ 35 dB FERMO
MACCHINA

METODO COMPARATIVO
Ascolto, annotare dB e confrontare con apparecchi simili
TREND STORICO
Utilizzo del software DMS per creare un trend dei valori di dB
ANALISI DELLE FREQUENZE DEI GUASTI
Tramite SW Spectralyser per analizzare e identificare guasti

APPROCCIO STORICO
Raccolta dati e trending
Baseline e Allarmi
Reportistica e documentazione
Conoscenza degli assets e condizioni
Supporto nella RCA

QUALITÀ AUDIO
CUSCINETTO IN BUONE CONDIZIONI CUSCINETTO DANNEGGIATO
Pattern costante –
Rumore bianco
Zona
rumore
bianco
Zona
Impatto
Zona
Impatto
15 s

QUALITÀ AUDIO
CUSCINETTO IN BUONE CONDIZIONI CUSCINETTO DANNEGGIATO
Pattern costante –
Rumore bianco
Presenza di picchi -
Indice di danno
400 ms

CASE STUDY
Motoriduttore collegato ad un nastro trasportatore

CASE STUDY 1
21,6 Hz
PICCHI
D’IMPATTO
Motoriduttore collegato ad un nastro trasportatore
In caso di guasto FERMO PRODUZIONE

CASE STUDY 2

QUALITÀ AUDIO
CUSCINETTO
LUBRIFICATO
ECCESSIVA
LUBRIFICAZIONE
Lubrificazione
Diminuzione dB
Prima della Lubrificazione
Prima della Lubrificazione
Lubrificato
Aumento dB

ALTRE APPLICAZIONI
CAVITAZIONE
Structureborne
FREQUENZA A 30 khz (regolabile)
Controllo uscita della pompa
Presenza di scoppiettii
RIDUTTORI
Structureborne
Aggiustamento FREQUENZA 30 – 20 khz
Presenza di ticchetti e colpi della ruota d’ingranaggio

PERCHÈ IL CONDITION MONITORING
AD ULTRASUONI?
Valutazione PRECOCE del danno
VELOCITÀ nell’ esecuzione dei test e analisi dei risultati
Possibilità di esaminare numerosi punti in BREVE tempo
MONITORAGGIO nel tempo
Tempi di fermo macchina MINIMIZZATI
Monitoraggio di cuscinetti di QUALSIASI velocità
PREVIENE lubrificazione errata ( insufficiente ed eccesso)
IDENTIFICA componenti danneggiati
Consistenza e REPETIBILITÀ
Apprendimento e gestione dei dati SEMPLICE

Ispezioni Elettriche:
Elimina i pericoli e garantisci più sicurezza ai tuoi colleghi

Ispezionare le apparecchiature elettriche
avvalendosi della tecnologia ad
ultrasuoni, è un metodo efficiente per
rilevare guasti elettrici nel loro stato
iniziale.
ISPEZIONARE GLI IMPIANTI ELETTRICI
Corona, Tracking e Arco possono essere
rilevati facilmente.

ISPEZIONARE GLI IMPIANTI ELETTRICI
UNA FONTE ELETTRICA CAUSA IONIZZAZIONE NELL’ARIA
E QUINDI UN SUONO.
QUANDO SI ISPEZIONANO APPARECCHIATURE ELETTRICHE:
Infrarossi per problemi di RESISTENZA
Ultrasuoni per SCARICHE e problemi MECCANICI
MAGGIORE SICUREZZA PER L’OPERATORE
Ciò si applica per qualunque tipo di
apparecchiatura e può essere rilevato ad una
certa distanza.
Monitoraggio quadri elettrici senza aprirli
Ultrasuoni a
distanza
Apertura porte e
seconda scansione
IR per problemi di
RESISTENZA

ANOMALIE ELETTRICHE RILEVABILI
EFFETTO CORONA
Grazie alla Trasformata Veloce
di Fourier o FFT, L’effetto
Corona mostra alcune
armoniche misurabili, così
come le frequenze contenute
tra i picchi sono circa a metà
atezza dei picchi delle
armoniche.
Quando si analizza la forma d’onda
nel dominio del tempo, sono
visibili indizi aggiuntivi, che
aiutano a distinguere l’effetto
Corona dagli altri effetti.
Spazi regolari tra le scariche, un
altezza di banda media, e piccole
frequenze contenute tra le
scariche.

L’Arco può mostrare picchi armonici
o totale assenza di armoniche. Se le
armoniche sono presenti e
misurate, è possibile determinare
se il segnale rilevato è elettrico o
meno.
Le caratteristiche distinguibili
dell’Arco possono essere facilmente
identificate nel dominio del tempo.
Si possono notare qui indicate,
somiglianze al Tracking. Sono
comunque visibili scariche violente e
di lunga durata. Ciò può aiutare nel
distinguere i due guasti.
ARCO ELETTRICO

Quando si analizza il Tracking nell’ FFT,
è possibile notare una totale assenza di
picchi armonici nello spettro.
Se invece sono presenti picchi
armonici, è consigliabile misurare i
picchi visualizzati per determinare se
l’anomalia è di fatto dovuta alla rete.
Analizzandola nella serie temporale,
si identificano indizi aggiuntivi per
determinare il tracking.
La presenza di scariche sporadiche, di
affollamento tra di esse, altezze di
banda irregolare, sono tutti tratti
distintivi del tracking.
TRACKING

Rilevare la presenza di componenti lenti
o vibranti è facile grazie all’analisi FFT.
Se sono presenti armoniche, basta
misurarle e confrontarle alle frequenze
operative delle apparecchiature
elettriche (50 Hz)
Se non ci sono armoniche, passare alla
forma d’onda per una decisione finale.
Quando si analizza tramite il dominio del
tempo, si può identificare una figura
triangolare. Queste figure indicano che il
suono ha un andamento calante.
Si può anche ascoltare o cercare
l’impatto, che si presenta come figure
(pattern) ripetitivi conosciuti come “Ring
Down”
COLLEGAMENTI LENTI

EFFETTO CORONA ARCO ELETTRICO TRACKING COLLEG. LENTI

CASE STUDY

PERCHÉ ISPEZIONARE GLI APPARATI
ELETTRICI CON GLI ULTRASUONI?
Garantiscono maggiore SICUREZZA
RILEVANO le principali anomalie elettriche
Applicabile a QUALSIASI apparecchiatura elettrica
Utilizzabili a LUNGA DISTANZA
SUPPORTO ad altre tecnologie di indagine

Monitoraggio online:
Manutenzione predittiva 4.0

TRASDUTTORI, PERMANENTEMENTE INSTALLATI,
MONITORANO CONTINUAMENTE LE CONDIZIONI h24, 7/7
Tutti i dati vengono registrati localmente
Quando un allarme viene riscontrato, viene inviata una notifica via Ethernet
Trasmissione dei dati ad intervalli desiderati personalizzabili
MONITORA ALLARME ANALIZZA REPORT PREVIENE
Monitor continuo delle
condizioni dell’asset
Set dei Livelli allarme!
Conoscere quando
lubrificare o
sostituire/riparare.
Quando viene inserito
un livello di allarme,
analizza dati & suoni
prima, durante e dopo
l’evento.
Produrre report con
analisi di immagini e
suoni
Prevenire un eccessivo
o carente stato di
lubrificazione.
VANTAGGI DEL MONITORAGGIO A
DISTANZA

VANTAGGI DEL MONITORAGGIO A
DISTANZA

CONCLUSIONI
CONDITION MONITORINGRISPARMIO ED EFFCIENTAMENTO
ENERGETICO
POSSIAMO UTILIZZARE GLI ULTRASUONI PER:

CONCLUSIONI
La giusta CULTURA per migliorare e cambiare
Il giusto STRUMENTO per lavorare
Il giusto TRAINING per lavorare efficentemente
SUPPORTO continuo di uno specialista
Un programma di manutenzione ad Ultrasuoni di successo:

CONCLUSIONI
Misurare la portata di un fluido
Ricercare perdite sotterranee o dietro isolanti
Rilevare danni alle resistenze
Cosa non possiamo fare con gli Ultrasuoni

www.uesystems.com
YOUR SOURCE FOR
ULTRASONIC DETECTION EQUIPMENT AND PLANT RELIABILITY!
Fabrizio La Vita
fabrizio@uesystems.com
349.077.1553
WWW.UESYSTEMS.IT
https://www.linkedin.com/in/fabrizio-la-vita
QUALI SONO LE DOMANDE?

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