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Articolo pubblicato nel fascicolo di Ottobre 2023 di Carta & Cartiere DOCTORING SYSTEMS

POLI-CHECK: COME MISURARE LE VIBRAZIONI DEL CRESPATORE

Polimek ha sviluppato uno strumento di analisi delle vibrazioni in grado di registrare le anomalie della macchina da carta che possono spingere il crespatore verso comportamenti dinamici potenzialmente deleteri nei confronti del mantello del cilindro yankee.

di: Ing. Matteo Vetri

L’interazione della lama di crespatura con il cilindro yankee

Le prestazioni di una macchina tissue sono fortemente influenzate dal contatto e dall’interazione della lama crespatrice sulla superficie del cilindro yankee.

Nel caso in cui anche uno solo di questi due elementi critici non si trovi in condizioni di lavoro ottimali per il processo di crespatura, possono facilmente insorgere problemi di vibrazioni e di usura del mantello del cilindro. Come è largamente risaputo da parte degli esperti nel settore dell’industria della carta, un corretto impiego del coating sul monolucido offre una buona protezione per il cilindro da potenziali danneggiamenti e, allo stesso tempo, aiuta la lama in ceramica o in acciaio temprato a lavorare nel migliore dei modi, sia dal punto di vista di una maggiore vita operativa, sia in termini di mitigazione dei livelli di vibrazione.

Una protezione insufficiente del cilindro yankee può determinare una degenerazione della sua superficie esterna che, peggiorando nel corso degli anni, costringe il personale della cartiera a interventi di ripristino dell’integrità del monolucido attraverso processi che, a seconda della tipologia e della gravità del danneggiamento, possono andare da una semplice lucidatura fino a un’invasiva e onerosa rettifica del mantello dello yankee.

Ing. Matteo Vetri – Polimek.

Esistono svariati tipi di difetti della superficie del cilindro che, se presenti, causano problemi durante la crespatura e riducono l’intervallo di tempo tra due cambi lama. Uno di questi problemi, ad esempio, riguarda punti della superficie aventi maggiore rugosità. Queste regioni possiedono infatti coefficienti di attrito differenti rispetto alle altre zone e quindi causano una variazione localizzata dell’interazione tra lama e cilindro provocando un forte aumento delle vibrazioni, un danneggiamento più veloce della lama e di conseguenza una perdita di qualità del prodotto.

Il danneggiamento più comune per un cilindro yankee riguarda però le battiture e le cosiddette chattermarks. Questi segni compaiono sotto forma di striature allineate nella direzione di avanzamento della carta e possono formarsi sul coating o, nel caso peggiore, direttamente sul rivestimento metallico del mantello. L’origine delle chatter va ricercata nell’eccessiva vibrazione della lama di crespatura e della sua struttura di supporto (portalama, traversa, supporti raschia) che può derivare a sua volta da diversi fattori ed elementi interni o esterni al sistema di crespatura.

Una progettazione che tenga conto dei fattori esterni al sistema

I volumi produttivi e la qualità richiesti dal mercato del tissue al giorno d’oggi hanno spinto le cartiere verso prestazioni sempre più estreme in termini di velocità e di sovraffaticamento per i propri impianti di produzione. Questa esigenza ha costretto i costruttori delle macchine da carta a utilizzare soluzioni sempre più innovative per assecondare le necessità dei propri clienti.

Il mancato ammodernamento di un impianto che si trova a operare con i nuovi regimi di velocità lo rende più esposto ai rischi derivanti dalle vibrazioni. Analogamente, i costruttori dei sistemi di crespatura hanno dovuto fronteggiare le criticità che sono insorte sulle raschie con i nuovi carichi di lavoro della macchina tissue.

I progettisti di questi elementi sono soliti impiegare metodi di Robust Design per disegnare i propri prodotti. La possibile influenza negativa di ogni elemento della macchina viene presa in considerazione e analizzata attentamente in modo che il corpo raschie sia resistente a ogni possibile fattore di sollecitazione esterna. Una corretta progettazione del gruppo di crespatura è quindi in grado di ridurre drasticamente i rischi, primo fra tutti la comparsa di segni di battitura e chatter sul cilindro monolucido.

L’analisi di vibrazioni per registrare anomalie sul crespatore

Nonostante tutto l’impegno volto a progettare e realizzare sistemi di crespatura più avanzati e resistenti, anche considerando l’influsso derivante da elementi esterni, alcuni fenomeni imprevedibili non possono essere eliminati. Perciò, quando una raschia è in operazione possono sempre verificarsi eventi che causano anomalie di tipo vibrazionale sulla lama.

Nel caso in cui questi fattori esterni siano continui nel tempo, la sollecitazione agente sul crespatore potrebbe talvolta portare a un principio di danneggiamento del mantello del cilindro. Il metodo migliore per rilevare questi fenomeni di natura aleatoria è costituito dal monitoraggio del corpo trave di crespatura per mezzo di accelerometri collegati a un moderno sistema di analisi di vibrazioni.

Polimek ha sviluppato Poli-Check, uno strumento di analisi delle vibrazioni che è in grado di registrare tutte quelle anomalie della macchina da carta che possono spingere il crespatore verso comportamenti dinamici potenzialmente deleteri nei confronti del mantello del cilindro yankee. Il software che effettua l’analisi delle vibrazioni è dotato di un’interfaccia semplice ma completa che consente di mostrare a colpo d’occhio tutte le informazioni fondamentali che possono servire all’operatore della cartiera per reagire prontamente nel caso si presentassero delle alterazioni o degli scostamenti rispetto alla condizione di lavoro ottimale.

Sistema POPN-11K con sensore.

L’analisi delle vibrazioni svolta da questo sistema, consentendo di tenere sotto controllo le accelerazioni della trave di crespatura, offre inoltre all’operatore la possibilità di sorvegliare in tempo reale l’interazione della lama sul monolucido e poter prevenire l’insorgere di danneggiamenti al mantello dovuti a fenomeni di battitura o di chattermarks.

Si possono fare innumerevoli esempi di anomalie che il sistema di analisi di vibrazioni è in grado di percepire: problemi al motoriduttore pendolare che muove lo yankee, irregolarità della pressa aspirante che agisce sul monolucido, vibrazioni trasmesse da elementi strutturali esterni non adeguatamente dimensionati e così via. In ultima istanza, lo strumento è perfettamente in grado di valutare lo stato di usura della lama, permettendo una più facile pianificazione della frequenza dei cambi lama.

Crespatori progettati per resistere a sollecitazioni anomale

La presenza di un sistema di controllo delle vibrazioni non esenta dalla necessità di dotare una macchina da carta di strutture e componenti capaci di resistere a carichi e urti molto maggiori di quelli stimabili considerando un normale ciclo produttivo.

Da questo punto di vista, Polimek è in grado di fornire elementi appositamente progettati per applicazioni estreme come può essere un corpo raschia di crespatura per una moderna macchina tissue. Le sue traverse di crespatura sono dimensionate per avere momenti di inerzia più che sufficienti ad assorbire le vibrazioni meccaniche più pericolose per la struttura del portaraschia.

I supporti oscillanti della raschia sono stati appositamente studiati per applicazioni heavy-duty. Gli accessori installati sulla trave – quali leve, bracci di torsioni e tiranti – sono progettati in modo da ridurre il più possibile gli effetti degli elementi esterni che possono agire rovinosamente sul crespatore. Infine, per la scelta dell’oscillatore l’azienda consiglia sempre di scegliere modelli di tipo pneumatico rispetto a quelli elettromeccanici.

Questi ultimi sono distintamente causa di fenomeni vibrazionali sul crespatore e richiedono più cura per quanto riguarda la loro manutenzione. Viceversa, oscillatori pneumatici come i POPN-11k di Polimek o la loro versione più grande POPN-22k, risultano particolarmente performanti, compatti, facili da installare, non causano problemi dal punto di vista delle vibrazioni e richiedono poca manutenzione. L’ufficio tecnico Polimek è sempre a disposizione per supportare i propri clienti ed è in grado di effettuare controlli mirati alla ricerca di fenomeni vibrazionali indesiderati.