Monitoraggio delle vibrazioni per i produttori farmaceutici
Introduzione
La raccolta accurata dei dati è essenziale nell'ambito di un piano di manutenzione predittiva nell'odierna produzione farmaceutica. Le moderne tecniche e tecnologie di monitoraggio delle vibrazioni possono essere utilizzate per massimizzare le prestazioni.
Monitoraggio delle vibrazioni: Tecnologia collaudata
Il monitoraggio delle vibrazioni è impiegato già da qualche tempo ed è in uso da quasi duemila anni. Il sensore di vibrazioni più antico noto agli storici fu un sismografo inventato dall'astronomo cinese Chang Heng nel II secolo d.C.
Questo dispositivo rispondeva a perturbazioni distanti facendo cadere una sfera di bronzo dalla bocca di uno degli otto draghi disposti attorno a una grande urnan, indicando la direzione di un terremoto lontano e potenzialmente salvando vite.
Il monitoraggio delle vibrazioni è una delle soluzioni più antiche in ambito ingegneristico, con una storia che precede di secoli altre tecnologie. I moderni sistemi di monitoraggio delle vibrazioni si concentrano meno sull'impatto visivo e più sulle prestazioni.
La crescente richiesta di produttività ha guidato la necessità di sensori di vibrazioni sofisticati che massimizzano le prestazioni dei processi ingegneristici. I sensori moderni offrono un'affidabilità eccezionale e sono confezionati in custodie resistenti e compatte adatte a un'ampia gamma di applicazioni.
Monitoraggio delle vibrazioni in azione
I sensori di vibrazione sono ampiamente utilizzati nella produzione farmaceutica.
Il controllo dell'aria è un metodo di produzione dei farmaci più antico del monitoraggio delle vibrazioni stesso, sebbene i processi iniziali non rappresentino più i moderni standard farmaceutici.
Oggi, un efficace trattamento dell'aria richiede macchinari in grado di mantenere condizioni precise di flusso d'aria, temperatura e umidità durante la produzione. Un guasto meccanico può portare a standard dell'aria degradati, perdita di produzione, penali per ordini in ritardo e insoddisfazione dei clienti.
Sfruttare il monitoraggio delle vibrazioni
I sistemi di monitoraggio delle vibrazioni aiutano gli ingegneri a proteggere le unità di trattamento dell'aria da guasti imprevisti.
I fattori chiave includono l'installazione corretta degli accelerometri, la raccolta e l'analisi adeguata dei dati e l'adozione delle azioni appropriate. In alcuni casi, la risposta corretta potrebbe essere quella di non intraprendere alcuna azione.
Poiché il monitoraggio delle condizioni è diventato più comune, la formazione sull'uso dei sensori di vibrazioni è fornita da organizzazioni come il British Institute of Non Destructive Testing.
Anche i sensori ad alte prestazioni sono efficaci solo quanto la loro installazione. Gli ingegneri devono comprendere i metodi di montaggio come la foratura, la filettatura o l'incollaggio e il modo in cui questi possono influire sulle garanzie.
Con una guida appropriata, gli elementi rotanti delle unità di trattamento aria possono essere monitorati in modo economico, consentendo il rilevamento precoce del degrado e una manutenzione pianificata con il minimo disturbo.
Un'analisi più attenta dei sensori di vibrazione
Un accelerometro contiene un elemento in cristallo piezoelettrico legato a una massa. Quando viene sottoposto a una forza di accelerazione, la massa comprime il cristallo, producendo un segnale elettrico proporzionale alla forza applicata.
Questo segnale viene amplificato e condizionato da un'elettronica integrata per produrre un segnale idoneo a sistemi di acquisizione dati o di controllo di livello superiore.
Un sistema online misura e analizza l'output dei sensori interfacciandosi direttamente con un PLC.
Un sistema offline monta sensori sui macchinari e li collega a una scatola di derivazione, consentendo agli ingegneri di raccogliere le letture utilizzando un collettore di dati portatile.
Tipi di accelerometri utilizzati
Esistono due categorie principali di accelerometri.
Gli accelerometri in corrente alternata (AC) vengono tipicamente utilizzati con i collettori di dati per il monitoraggio di beni di maggior valore, come i sistemi di processo critici.
Gli accelerometri da 4 a 20 milliampere sono comunemente utilizzati con i PLC per misurare beni di minor valore come motori, ventilatori e pompe.
Entrambi i tipi possono identificare disallineamenti, condizioni dei cuscinetti e squilibri. Gli accelerometri in corrente alternata rilevano anche difetti degli ingranaggi, problemi alle cinghie, allentamenti e cavitazione.
All'interno dell'Unità di Trattamento Aria
Una tipica unità di trattamento dell'aria comprende un ventilatore di mandata, un ventilatore di estrazione, batterie di riscaldamento e raffreddamento, filtri dell'aria e un grande involucro metallico con pannelli rimovibili.
I gruppi di ventola e motore sono chiusi, consentendo ai tecnici l'accesso per la manutenzione.
I ventilatori a presa diretta possono richiedere sensori di vibrazione su entrambi i cuscinetti lato azionamento e lato non azionamento. I ventilatori non a presa diretta possono richiedere accelerometri aggiuntivi sui cuscinetti a supporto dell'albero degli ingranaggi.
Tecniche di monitoraggio per unità di trattamento aria
Una tecnica economica per identificare squilibri e disallineamenti utilizza sensori da 4 a 20 milliampere montati su cuscinetti e alberi.
Le letture della velocità vengono inviate a un PLC, consentendo di monitorare i trend generali delle vibrazioni.
I sensori a doppia uscita possono fornire sia uscite da 4 a 20 milliampere che in corrente alternata (AC), consentendo un'analisi approfondita delle vibrazioni tramite un raccoglitore di dati.
I connettori M12 con gruppi di cavi separati offrono un'opzione compatta ed efficace per le unità di trattamento dell'aria.
Un'altra opzione è costituita da sensori di corrente alternata fissi collegati tramite cavo alle scatole degli interruttori all'esterno dell'unità, consentendo di raccogliere dati dalle stesse posizioni in modo coerente.
Specifiche e installazione
Le scatole di derivazione in acciaio inossidabile sono spesso obbligatorie nelle applicazioni farmaceutiche.
Gli accelerometri devono essere montati direttamente sulla superficie della macchina, che deve essere piana, liscia, non verniciata, priva di grasso e olio e più grande della base del sensore.
I sensori devono essere posizionati il più vicino possibile alla fonte delle vibrazioni.
Il metodo di montaggio preferito consiste nel forare e filettare direttamente la macchina, consentendo di avvitare in posizione accelerometri con filettatura di montaggio integrata.
Si possono anche utilizzare prigionieri di fissaggio. Sono disponibili kit di installazione specializzati per la foratura, la filettatura e la lamatura.
È necessario prestare attenzione a serrare i sensori entro i livelli di coppia consigliati. Un serraggio eccessivo può danneggiare i sensori, mentre un serraggio insufficiente porta a letture imprecise.
Se la foratura e la maschiatura non sono possibili, si può ricorrere al montaggio adesivo, scegliendo l'adesivo in base alla temperatura di esercizio.
Gestione dei cavi e affidabilità a lungo termine
I cavi dell'accelerometro devono essere fissati al corpo del sensore mediante fascette per cavi al fine di prevenire sollecitazioni e false letture causate dal movimento del cavo.
La corretta specifica e installazione consentono alle unità di trattamento aria di mantenere un controllo costante dell'aria e possono prolungare la durata operativa oltre gli intervalli di manutenzione raccomandati.
Ciò riduce il rischio di guasti legati alle vibrazioni, tempi di fermo e riduzioni del volume o della qualità della produzione.
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