Vecoplan vanta un successo pluriennale con l’HiTorc
Dove gli impianti di triturazione funzionano in continuo in condizioni difficili, Vecoplan AG si affida da anni con successo al brevettato concetto di azionamento diretto HiTorc. L’azionamento regolato mediante inverter assicura tra l’altro che all’albero del rotore sia applicata la coppia ottimale in ogni momento e in tutte le condizioni operative. Questo lo rende estremamente efficiente dal punto di vista energetico: poiché questa soluzione puramente elettrica elimina componenti quali frizioni, trasmissioni a cinghia o volani, si riducono significativamente anche i costi di manutenzione. Con il brevettato HiTorc, Vecoplan è riuscita a conquistare negli anni un chiaro vantaggio tecnologico sul mercato.
«Lavoriamo costantemente per soddisfare le crescenti esigenze del mercato e supportare i nostri clienti in modo sostenibile con impianti e sistemi efficienti sotto il profilo dei costi», racconta Martin Baldus, responsabile dello sviluppo «Industrial shredding» presso Vecoplan AG. L’azienda di Bad Marienberg nella Westerwald sviluppa, costruisce e vende macchine e impianti per la triturazione, il trasporto e il trattamento di materie prime primarie e secondarie nei cicli di produzione e riciclaggio. La triturazione in particolare sta diventando sempre più spesso una sfida. «Presso i nostri clienti questi macchinari lavorano frequentemente 24 ore su 24, talvolta sette giorni alla settimana», spiega Baldus. Ad esempio, nei cementifici i trituratori possono trattare in modo efficiente materiale per i forni d’incenerimento, imballaggi in plastica, metallo e materiali compositi provenienti da rifiuto secco o anche rifiuti domestici. Vengono inoltre triturati cascami di legno, così come legno usato e balle di radici, spesso contaminati da corpi estranei. «Un eventuale inceppamento degli impianti può risultare costoso per i gestori. Ecco perché devono essere robusti e resistenti a eventuali corpi estranei, affidabili e richiedere una scarsa manutenzione», aggiunge il suo collega Daniel Kessler, responsabile dell’elettrotecnica di Vecoplan. Un componente importante è l’azionamento del rotore. «Soprattutto per il funzionamento continuo, raccomandiamo ai nostri clienti la serie di azionamenti HiTorc, dinamici, potenti e con valori di coppia elevati», afferma Kessler.
Collaudati negli anni
L’idea del collaudato concetto di azionamento di Vecoplan è nata quasi 20 anni fa, quando i tecnici volevano sviluppare un azionamento più efficiente per la tecnologia di triturazione, perché i trituratori dovevano fare sempre di più e diventavano sempre più grandi. Questo si ripercuoteva anche sugli azionamenti impiegati, che dovevano essere in grado di gestire una portata maggiore e disporre di una coppia sufficiente per reagire ai materiali difficili. Wolfgang Lipowski, all’epoca responsabile della costruzione, leggendo una rivista di ingegneria si imbatté del tutto casualmente in un articolo sul motore sincrono. Rimase impressionato dalla dinamica e dall’accelerazione. Sembrava essere la soluzione perfetta per un riavvio rapido dopo la frenata nel processo di triturazione. Altro vantaggio di questa variante di azionamento: combinato con un inverter, a differenza dei motori elettrici convenzionali non richiede un riduttore – la coppia necessaria viene generata attraverso un campo magnetico e agisce direttamente sull’albero di triturazione. «Un ingranaggio comporta sempre attrito» spiega Baldus. «I corpi estranei nel materiale provocano scosse nel processo di triturazione, che devono essere tra l’altro assorbite dai fianchi delle ruote dentate o dalle cinghie delle trasmissioni a cinghia. Per tale motivo questi componenti si usurano. Questo richiede brevi intervalli di manutenzione e il personale di assistenza deve sostituire regolarmente i componenti.»
Alla ricerca di un partner adatto che potesse costruire i motori per Vecoplan, gli sviluppatori si sono rivolti alla società Oswald Elektromotoren GmbH di Miltenberg. «Assieme al produttore di inverter KEB Automation KG abbiamo sviluppato e ampliato il concetto per azionamenti di tutte le misure», riferisce Kessler. Era nato l’HiTorc. Con la combinazione di motore elettrico sincrono e inverter, Vecoplan offre dal 2005 una soluzione unica sul mercato – un azionamento elettrico diretto a movimento lento per trituratori.
Avviamento dinamico anche a pieno carico
La rinuncia a elementi di azionamento meccanici come trasmissioni a cinghia o a ingranaggi, volani e frizioni, rende i trituratori molto più robusti. «Già un singolo arresto non programmato dovuto a un albero rotto, un limitatore di coppia bruciato o un ingranaggio difettoso giustifica l’impiego di un azionamento HiTorc», afferma Baldus. «In questo modo possiamo ridurre significativamente sia i costi di manutenzione sia i guasti.»
Tuttavia la mancanza di questi componenti consente anche un’efficiente interazione tra il momento torcente del rotore in acciaio e la coppia del motore. «Le trasmissioni inerti ritardano questo processo», spiega Baldus. «Se il trituratore va frenato e poi riavviato, di solito questo riavvio a trituratore pieno non riesce con sistemi di azionamento convenzionali», dice Kessler. «Un collaboratore deve prima scaricare manualmente la macchina». L’HiTorc funziona invece in modo molto dinamico e migliora il comportamento in avviamento e reversione perché l’eliminazione di componenti meccanici fa sì che nell’intero sistema di azionamento siano presenti momenti d’inerzia di massa nettamente più bassi. L’alta coppia disponibile consente dunque un avviamento senza problemi sotto carico, anche quando l’area di triturazione è piena. L’operatore può quindi avviare la macchina in qualsiasi momento premendo un pulsante – senza dover svuotare la tramoggia.
Il comando completamente automatizzato è in grado di rilevare prontamente un sovraccarico della macchina nel corso del processo di triturazione attraverso l’analisi continua della velocità e la valutazione della corrente. In presenza di corpi estranei, l’albero del rotore si ferma in pochi millisecondi, evitando in tal modo di danneggiare componenti importanti. Dopo una breve contro-rotazione, entro pochi secondi l’azionamento di Vecoplan riprende a girare nella direzione desiderata. «Con l’HiTorc il trituratore reagisce con la stessa prontezza di un’auto elettrica», afferma Kessler. «È possibile una coppia elevata direttamente da fermo, senza dover prima raggiungere una determinata velocità».
Grado di efficienza significativamente più vantaggioso
Il grado di efficienza dell’HiTorc è notevolmente superiore a quello di una soluzione con ingranaggi – circa del 10-15 percento, anche solo per l’assenza di elementi di trasmissione meccanici. Questo rende il motore sincrono molto efficiente, soprattutto nel campo di carico parziale. Funzionando a vuoto consuma solo il dieci percento circa dell’energia richiesta da un motore asincrono a collegamento diretto comparabile. Queste condizioni operative sono particolarmente frequenti con materiali non omogenei e con un’alimentazione non uniforme del materiale. «Nel complesso, il consumo energetico risulta vantaggioso per l’utilizzatore. Rispetto ad altri azionamenti elettromeccanici è possibile ottenere risparmi di energia fino al 40%, addirittura fino al 60% rispetto ad azionamenti idraulici. Alcuni clienti Vecoplan risparmiano fino a 50.000 Euro all’anno», riferisce Kessler.
Adattato all’applicazione
A seconda dell’applicazione, Vecoplan offre l’HiTorc in classi di potenza differenti. «La giusta combinazione di inverter convertitore di frequenza e motore ad azionamento diretto dipende dalla potenza, dalla coppia e dalla velocità, che noi impostiamo in base all’applicazione», spiega Kessler. Nel caso dell’aprisacchi, ad esempio, la macchina gira molto lentamente perché deve aprire soprattutto sacchi della spazzatura. Serve una coppia relativamente alta. I raffinatori di solito girano più velocemente; il VEZ 3200 TT ad esempio impiega due azionamenti sincroni con una coppia massima di 110.000 Newton-metri. Tramite due inverter convertitori di frequenza, i due azionamenti vengono azionati in funzionamento master/slave ottimizzato in un controllo vettoriale esteso. La regolazione integrata nel convertitore di frequenza assicura che all’albero del rotore sia disponibile la coppia ottimale in ogni momento e in tutte le condizioni operative. La regolazione in funzione della velocità e della coppia consente un funzionamento economico. Le coppie sono a disposizione quando sono necessarie. Al contempo, la potenza viene ridotta quando non è necessaria per il processo di triturazione.
Rispetto alla concorrenza, l’HiTorc convince anche per le sue dimensioni compatte. Ha pertanto uno spazio d’ingombro minore, il che ha un effetto positivo sulla realizzazione dei macchinari. L’azionamento è anche più facile da installare perché, tra l’altro, non sono necessari lavori di allineamento.
Non sempre, ma molto spesso
Per quali applicazioni è predestinato l’HiTorc? Martin Baldus non deve rifletterci su. «Decisamente per un funzionamento continuo su più turni in condizioni difficili. Qui l’HiTorc è praticamente la Tesla degli azionamenti», afferma Baldus con soddisfazione.
L’azionamento è stato accolto positivamente sul mercato. L’HiTorc è certamente uno dei punti di forza specifici più importanti dei nostri trituratori, denota l’ingegnere. Spesso l’eccellente reputazione di questo concetto di azionamento sul mercato ci ha già portato clienti, che alla fine sono stati convinti non solo dall’azionamento, ma anche dalla nostra soluzione globale per la loro applicazione specifica. E quanto dura un azionamento di questa serie? «Capita che dopo cinque o dieci anni alcuni cuscinetti volventi debbano essere sostituiti. Ma per il resto dura per sempre», afferma Baldus. Qualche tempo fa stava discutendo con un cliente che ha in uso tre trituratori con sei azionamenti HiTorc in totale. «Hanno ormai accumulato 25.000 ore di esercizio e funzionano senza problemi». Presso un altro gestore, l’HiTorc ha dovuto essere sostituito soltanto dopo 58.000 ore di funzionamento in un’applicazione impegnativa. «Il cliente ha rispettato solo i consueti intervalli di manutenzione; tuttavia il motore non ha avuto necessità di essere né riparato, né sostituito», dice Baldus.
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