Modernizzazione degli organi di rotazione: sostituzione di cuscinetti obsoleti con soluzioni non richiedenti manutenzione dotate di sigillatura

Introduzione

Le aziende industriali ucraine si trovano di fronte alla necessità di aumentare l'efficienza energetica e ridurre i costi operativi. L'attrezzatura obsoleta del periodo sovietico o degli anni iniziali dell'indipendenza è spesso dotata di cuscinetti aperti con lubrificazione manuale o centralizzata periodica. Queste costruzioni richiedono un controllo costante, consumano energia in eccesso a causa dell'attrito elevato e spesso si guastano a causa dell'inquinamento del lubrificante. Le moderne norme europee di efficienza energetica, tra cui le direttive UE sul design ecologico, che vengono sempre più integrate nella base normativa ucraina attraverso i regolamenti tecnici, richiedono la minimizzazione delle perdite per attrito e la riduzione delle interruzioni non programmate. La modernizzazione degli organi di rotazione attraverso la transizione a unità a cuscinetto chiuso (sealed-for-life) rappresenta un passo critico per l'ottimizzazione della produzione.

L'argomento principale degli ingegneri conservatori suona così: «L'attrezzatura vecchia ancora funziona, perché cambiare ciò che non è rotto?». Tuttavia, tale approccio è errato dal punto di vista del costo totale di possesso (TCO). Le cuscinetti aperti richiedono fermate regolari della linea per l'assistenza, costi di materiali lubrificanti e portano il rischio di una guasto catastrofico a causa del fattore umano durante la lubrificazione. Gli ingegneri della UNITEC-D GmbH si confrontano ogni giorno con compiti di fornitura di componenti affidabili per i stabilimenti ucraini, dove i fermo delle linee tecnologiche costano migliaia di euro all'ora.

Valutazione di sistemi obsoleti

Prima di prendere una decisione riguardo al retrofit, l'ingegneria aziendale è obbligata a condurre un audit dei componenti esistenti. È necessario valutare lo stato dei fori di montaggio, la presenza di perdite di lubrificante e il carattere dei carichi. Di seguito sono indicati i criteri di valutazione per i vecchi cuscinetti aperti:

L'analisi delle condizioni include anche l'analisi delle condizioni ambientali. Nei cementifici, nei complessi di estrazione e arricchimento e nei reparti di trattamento delle acque, la polvere abrasiva e l'umidità sono i principali fattori dannosi per i sistemi aperti. In tali condizioni, i nodi chiusi diventano l'unica soluzione tecnicamente giustificata.

Alternative moderne

L'etale soluzione ingegneristica per carichi medi è rappresentata dai cuscinetti chiusi a carcassa, ad esempio la serie SKF FYTB 35 TF. Questo cuscinetto è composto da un telaio in ghisa a basamento e da un cuscinetto a rotolamento a sfera con sistema di tenuta efficiente. Nella tabella qui sotto è riportato il confronto tra la soluzione obsoleta (carcassa smontabile con cuscinetto aperto e tenuta a ritenzione) e il moderno analogo.

Calcolo del ritorno sull'investimento (ROI)

Per giustificare gli investimenti, il management dell'azienda eseguirà un calcolo dettagliato del ritorno sull'investimento come esempio di un impianto ucraino produttore di materiali da costruzione. Viene considerata la sostituzione di 10 componenti obsoleti del sistema di trasmissione del trasportatore.

• Numero di unità: 10 pz.
• Costo di un moderno kit (ad esempio, SKF FYTB 35 TF): 180 EUR. Investimenti complessivi per l'acquisto: 1 800 EUR.
• Costi di montaggio e fermata della linea: 500 EUR.
• Costi di investimento complessivi (CapEx): 2 300 EUR.

Risparmio sulle spese di manutenzione e consumo energetico all'anno:

1. Riduzione dei costi del grasso lubrificante e del lavoro manuale (riduzione delle ore uomo per la iniezione e la pulizia): risparmio di 650 EUR/anno.
2. Esclusione delle interruzioni di emergenza causate da blocco dei cuscinetti (2 incidenti all'anno per 4 ore di fermo ciascuno, perdite dovute a mancato rilascio del prodotto – 1 200 EUR/ora): risparmio di 9 600 EUR/anno.
3. Riduzione del consumo energetico grazie a un minore attrito delle nuove giunti (riduzione del carico sull' motore motore 15 kW del 1,5%, lavoro 7000 ore all'anno, costo dell'energia elettrica 0,15 EUR/kW·h): risparmio 236 EUR/anno.

La risparmio annuale totale è pari a: 650 + 9 600 + 236 = 10 486 EUR. Il periodo di recupero (Payback Period) si calcola con la formula:

Periodo ROI = (CapEx / Risparmio annuale totale) * 12 mesi = (2 300 / 10 486) * 12 = 2,6 mesi.

Gli investimenti si ripagano in meno di tre mesi, dopo di che l'azienda ottiene un utile netto e un aumento della affidabilità della linea.

Piano di implementazione

Per minimizzare l'impatto della modernizzazione sul processo produttivo, i lavori vengono eseguiti secondo un piano ben definito a tappe:

1. Pianificazione e audit: Fissaggio dei parametri geometrici degli alberi, verifica dei diametri (toleranza h6 o j7 per cuscinetti moderni), concordazione degli intervalli di manutenzione programmata.
2. Fornitura di componenti: Acquisto di componenti certificati attraverso fornitori affidabili, come UNITEC-D GmbH, che garantisce l'originalità del prodotto e la disponibilità della documentazione di accompagnamento in conformità allo standard EN ISO 9001.
3. Smontaggio e preparazione: Fermata della linea, rimozione dei vecchi componenti, pulizia accurata della testa dell'asse dai prodotti di usura e corrosione, verifica dell'asse per la eccentricità (eccentricità ammissibile non superiore a 0,03 mm).
4. Montaggio: Installazione di nuovi componenti (ad esempio, SKF FYTB 35 TF) senza smontaggio del corpo, allineamento mediante sistemi laser di centratura in conformità con gli standard ISO.
5. Manutenzione di avviamento: Avviamento di prova a vuoto, verifica del livello di vibrazione e controllo termico con termocamera dei cuscinetti durante le prime 4 ore di funzionamento.

Problemi tecnici e loro risoluzione

Durante il retrofit, gli ingegneri spesso si trovano a dover affrontare alcuni problemi specifici. I più comuni sono:

• Usura del collo del albero: Se il vecchio cuscinetto era stato provocato sull'albero, il punto di montaggio presenta microdefetti. Soluzione: lavorazione meccanica dell'albero con riduzione e applicazione di un composto di riparazione polimerico o termoisolamento seguito da una finitura al tornio fino al diametro nominale di 35 mm.
• Non conformità dei fori di montaggio: Le distanze assiali dei vecchi corpi nazionali possono differire rispetto agli analoghi europei ISO. Soluzione: utilizzo di piastre di transizione o foratura di nuovi fori nel telaio con calcolo dei carichi precedente in base agli standard DSTU.

Studio tematico (Case Study)

Oggetto: Cingia trasportatrice della linea di alimentazione della materia prima in un impianto cementificio in Ucraina.

Problema: Malfunzionamento dei cuscinetti aperti ogni 3-4 mesi a causa dell'ingresso di polvere di clincher. L'irrorazione regolare non ha dato risultati, poiché l'abrasivo si mescolava con la lubrificante e agiva come una pasta che strofinava gli alberi.

Soluzione: Eseguita completa sostituzione dei nodi aperti con nodi a corpo SKF FYTB 35 TF con sigilli integrati ad alta efficienza.

Risultati (KPI dopo 12 mesi di esercizio):

• MTBF è aumentato da 2 500 ore a oltre 35 000 ore (nessuna guasto all'anno).
• Costi di manutenzione ridotti al 100% in questa zona (totale eliminazione dell'olio periodico).
• Linee semplici attraverso problemi meccanici sono diminuite da 32 ore all'anno a 0 ore.

Ricezione e validazione

Una volta completata l'installazione dei gruppi di rotazione, viene effettuato il controllo di accettazione secondo le normative vigenti. La misurazione delle vibrazioni viene eseguita in conformità con i requisiti DSTU ISO 10816. La temperatura del gruppo cuscinetto si stabilizza dopo 2-3 ore di funzionamento sotto carico e non deve superare i 65 °C a una temperatura ambiente di 20 °C. Viene emesso un atto di convalida tecnica, firmato dall'ingegnere capo dell'impresa.

Conclusione

Il passaggio dai cuscinetti aperti obsoleti alle moderne soluzioni esenti da manutenzione con guarnizioni integrate è un passo economicamente giustificato per l’industria ucraina. La riduzione dei costi di manutenzione, l'eliminazione dei rischi di arresti di emergenza e il risparmio di risorse energetiche garantiscono un rapido ritorno dell'investimento. Per selezionare componenti originali come SKF FYTB 35 TF e ricevere consulenza tecnica professionale dagli specialisti di UNITEC-D GmbH, visita il Catalogo elettronico UNITEC-D.

Elenco di riferimento

1. Catalogo Generale SKF, Pubblicazione 10000 EN, Cuscinetti volventi e unità abitative.
2. ISO 3228:2013 — Cuscinetti volventi — Alloggiamenti flangiati — Dimensioni limite e tolleranze.
3. DSTU ISO 10816-1:2005 — Vibrazioni. Valutazione delle vibrazioni della macchina mediante misure su parti non rotanti.
4. Direttiva UE sulla progettazione ecocompatibile 2009/125/CE sulle apparecchiature che consumano energia.
5. Regolamento tecnico sulla sicurezza delle macchine (Risoluzione del Gabinetto dei Ministri dell'Ucraina n. 62).