- Acqua e acque reflue
- Monitoraggio moderno delle pompe con IO-Link
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Il Condition Monitoring assicura l’approvvigionamento idrico regionale in Sudafrica
Sebbene circa due terzi della superficie terrestre siano ricoperti dall’acqua, una parte altrettanto grande della popolazione mondiale soffre di carenza idrica. L’acqua freatica è infatti sempre più inquinata per una serie di motivi. Di conseguenza, l’acqua potabile di scarsa qualità è la causa più frequente di malattie in tutto il mondo. Se non cambiano le attuali abitudini nei consumi, il mondo nel 2030 avrà a disposizione appena il 60% dell’acqua necessaria.
Motivo sufficiente per ifm per supportare fattivamente i propri clienti nell’utilizzo efficiente dell’acqua. Si possono implementare con facilità innovative soluzioni di automazione che aiutano le imprese, oltre che a risparmiare risorse di vitale importanza, anche a ridurre il consumo di energia e i costi di manutenzione degli impianti.
La società sudafricana Midvaal Water Company assicura, in quanto fornitore idrico, il fabbisogno di acqua in una regione di circa 900 chilometri quadrati. Situata sulle sponde del fiume Vaal, l’azienda estrae acqua non trattata e la mette a disposizione dei consumatori dopo il trattamento. Inoltre, Midvaal fornisce servizi di gestione, installazione e consulenza per altri impianti di trattamento dell’acqua e di depurazione.
Le cinque unità motore-pompa più recenti (carter del motore grigio) sono state dotate di sensori IO-Link e di Condition Monitoring. Le tre unità più datate sono state utilizzate per la produzione mentre venivano installate quelle nuove.
Sistema semplice e moderno per il monitoraggio da remoto
Nel settembre 2019 l’azienda non profit ha deciso di modernizzare una delle sue stazioni di pompaggio high lift. Fino a quel momento, stazioni di questo genere avevano sensori analogici e un’infrastruttura adeguata. “Per collegare al PLC una pompa collocata nella stazione, i nostri tecnici avevano bisogno di circa una settimana, in quanto il cablaggio era molto complesso”, afferma Mark Richard, Maintenanace Manager di Midvaal. “Inoltre, a causa dei numerosi cavi si verificano spesso errori di collegamento, con conseguente oneroso lavoro di sistemazione”.
Con un sistema all’avanguardia e più semplice, Midvaal non voleva soltanto comandare in modo affidabile pompe e motori della stazione di pompaggio high lift, ma voleva anche monitorarli da remoto per rilevare in tempo la necessità di effettuare una manutenzione e quindi assicurare a lungo termine il funzionamento e il valore di detta stazione.
Complessivamente, si trattava di dotare, nel corso di un progetto pilota, cinque unità motore-pompa di sensori di controllo e monitoraggio. Ciascuna di queste unità è costituita da un motore di 600 chilowatt con una tensione di alimentazione di 3,3 kilovolt e una pompa con la quale circa 43.000 litri al minuto superano un dislivello di 60 metri. Sono stati installati anche un sistema per il monitoraggio condizionale, uno per il controllo del livello del serbatoio e una soluzione per monitorare la pressione in mandata e in uscita.
Competenza in materia di vibrazioni da ifm: tutto da una sola fonte
Diversi fattori hanno portato Midvaal a optare per ifm come partner di automazione nella fase di attuazione del progetto. “In occasione di una fiera, ifm ci ha prospettato per la prima volta questa soluzione e fondamentalmente ne siamo stati subito convinti. Abbiamo capito che un cablaggio decisamente più semplice, la possibilità di trasmettere i dati al sistema di controllo tramite Ethernet e il salvataggio della cronologia dei dati nella centralina diagnostica per noi erano un notevole valore aggiunto”, afferma Richards. “Inoltre, grazie alla collaborazione abbiamo potuto fare a meno di incaricare un esperto in vibrazioni esterno, in quanto ifm, grazie al suo know-how tecnico, ci ha fornito il pieno supporto in fase di implementazione, ad esempio nell’impostazione corretta dei valori di soglia. A tutt’oggi, gli esperti di ifm con il loro know-how pluriennale nella diagnostica delle vibrazioni sono a nostra disposizione quando abbiamo bisogno di supporto nella valutazione della cronologia dei dati.
Insieme allo studio di ingegneria Wasterspec cc e agli integratori di sistemi di APJ Automation, gli esperti di ifm hanno messo in atto la soluzione di automazione e Condition Monitoring, che comprende, tra l’altro, i sensori di vibrazioni VSA001, i cui dati vengono analizzati dalla centralina diagnostica VSE151. Insieme ai sensori di temperatura, ci sono quindi sufficienti dati disponibili sul lato IT per tenere continuamente sotto controllo lo stato di salute o le esigenze di manutenzione del motore e della pompa. Inoltre, con i sensori di pressione PG2454 si possono monitorare i rapporti di pressione in mandata e in uscita della pompa, sia tramite una lettura da remoto sia mediante quadrante analogico direttamente in loco.
Sul display del sensore di pressione PG2454 viene indicato il valore attuale che può essere facilmente letto in loco. Tramite il convertitore IO-Link DP2200, il valore viene inoltre tramesso in digitale e può essere tenuto sotto controllo anche da remoto.
I sensori di pressione e di temperatura sono collegati tramite connettore M12 standard al master IO-Link AL1122. Questo master ha un’interfaccia EtherNet/IP, per cui i dati possono essere inviati contemporaneamente al PLC e al livello IT. La stessa cosa vale per i dati dei sensori di vibrazioni, dato che anche la centralina diagnostica VSE151 comunica tramite interfaccia EtherNet/IP direttamente con il PLC e il livello IT.
Tempi di installazione diminuiti dell’80% e ridotti ad una settimana
Soprattutto grazie all’impiego di IO-Link è stato possibile ridurre sensibilmente il tempo necessario per installare i sensori. “Con il cablaggio fisso utilizzato in precedenza, i tempi d’installazione per ogni unità motore-pompa erano di circa una settimana, quindi cinque settimane in tutto. Con la moderna struttura di cablaggio, basata perlopiù su IO-Link, serve sempre a una settimana, ma per tutte e cinque le pompe”, afferma Richards. Oltre a risparmiare tempo per l’installazione, oggi si può anche effettuare un monitoraggio condizionale della stazione di pompaggio da remoto. Anche il software Condition Monitoring è di ifm. “Questo significa che abbiamo un sistema integrato da un'unica fonte, dal sensore all'infrastruttura fino al livello IT. In caso di domande, possiamo rivolgerci al nostro referente ifm e a tutt’oggi riceviamo una consulenza e un’assistenza rapide e competenti.
Prima di utilizzare IO-Link, occorrevano due di questi quadri elettrici (a sinistra), per fornire spazio sufficiente per le schede di ingresso analogiche e il cablaggio. L’installazione dei sensori richiedeva una settimana di tempo, per ogni pompa. La nuova struttura di cablaggio (a destra), basata in gran parte su IO-Link, richiede molto meno spazio e tecnica di collegamento; così è stato possibile ridurre dell’80% i tempi di installazione. Sia i master IO-Link utilizzati che la centralina diagnostica per il monitoraggio delle vibrazioni trasmettono i dati via Ethernet/IO al sistema di controllo e al livello IT.
Conclusioni
La soluzione per il monitoraggio motore-pompa soddisfa le esigenze del cliente nell’ambito di una manutenzione preventiva, un monitoraggio condizionale online, un controllo del livello del serbatoio e un monitoraggio della pressione in mandata e in uscita. Grazie a IO-Link e al minor numero di terminazioni di cavi, si riducono notevolmente anche i tempi per l’installazione e la ricerca di errori. Tutti questi fattori contribuiscono a garantire la protezione affidabile di importanti componenti di motori e pompe. Non è senza motivo che Midvaal Water Company è oggi molto orgogliosa di ciò che ha raggiunto e che il suo impianto è una delle stazioni di pompaggio più innovative del Sudafrica.
