KRIWAN: le buone pompe intelligenti. Nel corso degli anni, gli ingegneri sono diventati molto abili nella produzione di pompe “buone” e persino “eccellenti”. I professionisti del settore hanno stabilito numerosi standard per le corrette pratiche di installazione e perfezionato la loro capacità di far funzionare le pompe in modo professionale ed efficiente

Decenni di formazione, apprendimento ed esperienza hanno accumulato una vasta conoscenza. La domanda è: sarà sufficiente per il futuro?

“Buono” non è abbastanza

Molte aziende e mercati sono sconvolti dalla digitalizzazione e dalle soluzioni digitali. Librai, tassisti e albergatori sono alcuni esempi di professionisti che spesso vivono questa esperienza.

Le domande che inevitabilmente sorgono per i professionisti del settore delle pompe sono: può questo accadere anche al mercato delle pompe?

E pompe e tubi possono essere trasformati in un servizio web digitale o in un’APP per smartphone? Mentre l’industria delle pompe avrà sempre hardware “reale”, poiché una soluzione virtuale non sarebbe efficace, le pompe di domani non saranno solo realizzate in acciaio o alluminio, ma avranno anche componenti digitali aggiuntivi; le pompe saranno sempre prodotti fisici reali, ma saranno intelligenti. L’eccellenza produttiva, l’alta qualità e l’efficienza da sole non saranno sufficienti in futuro per soddisfare le esigenze del mercato. Oltre a queste competenze, i produttori devono anche integrare funzionalità digitali nei loro prodotti. Le funzionalità “intelligenti” o “digitali” significano che la pompa può creare e inviare dati, può comunicare con altri componenti o controller ed è parte attiva del gemello digitale di un edificio o di un sistema idrico comunale.

Vantaggi delle pompe intelligenti

Quando una pompa immette materiale e invia dati contemporaneamente, può diventare parte attiva di una strategia di manutenzione avanzata. Informazioni su temperatura, tensione, corrente e perdite dei cuscinetti possono contribuire a prevenire guasti imprevisti. È possibile monitorare le tendenze e inviare avvisi prima che si verifichi una situazione critica. Questa misura preventiva è molto utile per mantenere i sistemi in funzione. Se le stazioni di pompaggio in un sistema di acque reflue comunicano tra loro, il rischio di allagamento può essere ridotto in caso di forti piogge. Un sistema di questo tipo è stato sviluppato e testato a Berlino, in Germania, presso l’Università Tecnica. Sei stazioni di pompaggio sono state collegate tra loro tramite comunicazione wireless e hanno inviato il livello dell’acqua in ciascuna stazione a un controller (vedi figura 2). Il rischio di tracimazione nella stazione 5 è stato significativamente ridotto quando le stazioni da 1 a 4 sono state in grado di adattare il loro algoritmo di controllo ai livelli di precipitazione attuali[1].

Figura 2: Rappresentazione di una stazione di pompaggio per acque reflue collegata.

Questo esempio spiega come la digitalizzazione e il trasferimento di dati remoti possano aumentare il valore di una pompa. A seconda dell’applicazione, ci sono diverse opportunità vantaggiose aggiuntive se le pompe diventano intelligenti. I potenziali benefici potrebbero essere basati sui dati geografici GPS, sulla riduzione del consumo energetico grazie all’uso ottimizzato di inverter di frequenza e altri dati.

Passaggi verso una pompa digitale

Come può una pompa diventare intelligente e digitale? Oltre ai parametri ben noti di una pompa esistente di alta qualità come la selezione dei materiali, la progettazione esperta della geometria e delle dimensioni e un processo di produzione affidabile, è necessario integrare nella progettazione sensori e capacità di digitalizzazione dei dati. Spesso, i sensori per la temperatura degli avvolgimenti del motore, o per le perdite, sono già utilizzati nelle pompe come misura di sicurezza. Un buon modo per sviluppare una pompa intelligente è quindi iniziare con i sensori già esistenti e aggiungere sensori e valori al modulo elettronico, creando valore aggiuntivo. La Figura 3 mostra un tale modulo: il Kriwan INT69YF è un modulo di protezione della pompa dotato di un’interfaccia digitale e in grado di inviare i dati misurati a uno smartphone, un laptop o un controller. Diversi sensori importanti possono essere collegati al modulo e il relè di protezione garantisce sia un’affidabile protezione della pompa, sia l’aggiunta di funzionalità digitali intelligenti alla pompa. Alcune funzionalità che possono essere aggiunte includono: un data logger, un monitor in tempo reale e la possibilità di personalizzare il relè tramite un’app per smartphone.

È possibile collegare i seguenti sensori:

• Temperatura degli avvolgimenti del motore (PTC, PT100, PT1000 o bimetallico)

• 2 sensori di temperatura dei cuscinetti (PTC, PT100 o PT1000)

• 2 sensori di perdita (misura della conduttività)

• 1 ingresso 4-20 mA per uso generico (ad es. vibrazione o pressione)

• Monitoraggio di fase (sottotensione, perdita di fase, sequenza di fase…)

I sensori sopra menzionati misurano i parametri fisici della pompa e/o del processo. A seconda dell’applicazione, vengono utilizzati sensori diversi: in alcuni casi, l’alloggiamento metallico della pompa viene utilizzato come un polo per la misurazione delle perdite, in altri casi vengono utilizzati due pin isolati.

A seconda dell’applicazione, l’ingresso 4-20 mA può essere collegato a un sensore di vibrazione, un trasmettitore di pressione o una fonte di dati simile. Un vantaggio del relè sopra menzionato è la sua possibilità di essere regolato e programmato tramite un’APP per smartphone.

Questa caratteristica consente un adattamento rapido e semplice alle singole esigenze locali sul campo, nonché la preimpostazione di fabbrica delle impostazioni predefinite. La connettività è configurata tramite otto connettori a vite rimovibili.

Ciò consente la preimpostazione di fabbrica di cavi e fili.

Nel caso in cui la pompa si trovi in ​​una situazione critica e possa essere danneggiata, il relè di protezione può spegnerla.

Si possono evitare danni gravi e la pompa è protetta.

Tutti questi sensori misurano anche dati che possono essere di grande valore per altri componenti dell’applicazione: ad esempio, un controller sarebbe se la sequenza di fase è errata e se una pompa centrifuga sta funzionando a bassa efficienza.

L’interfaccia con il controller può essere configurata facilmente con un gateway Modbus.

Tutti i dati possono quindi essere trasmessi a uno smartphone (iOS, Android o Windows Mobile) o a un laptop, tramite Bluetooth o USB. Questo aiuta un tecnico dell’assistenza sul campo a identificare la causa principale di un guasto e a risolvere i problemi in un’applicazione.

È disponibile un ecosistema completo di gateway, cavi e software.

Conclusione

Le pompe intelligenti sono una delle principali tendenze del settore odierno. Le pompe digitali possono aggiungere valore e rafforzare il rapporto tra produttore e cliente. Per progredire nel mondo digitale, è una buona opzione utilizzare i sensori già implementati nel sistema per la protezione della pompa e migliorarne l’utilizzo e la funzionalità con un relè di protezione della pompa migliorato.

Informazioni sull’autore

Christian Ellwein è l’amministratore delegato di KRIWAN Industrie-Elektronik GmbH, a Forchtenberg, in Germania. Con oltre 20 anni di esperienza, Ellwein ha iniziato la sua carriera come Responsabile del team R&S e ha progressivamente progredito nel settore fino a raggiungere la sua posizione attuale. Ha conseguito una laurea triennale in Ingegneria Elettronica presso l’Università di

Scienze Applicate di Heilbronn e un dottorato di ricerca presso l’Università di Northumbria a Newcastle, in Inghilterra.

Riferimento

1. Ellwein, C: Digitalisierung von Verdichtern, Pumpen und Ventilatoren; Offenbach: VDE-Verlag; 2019