Metodi per il miglioramento dei processi produttivi
Autori: Riccardo Invernici, Tecnico consulente Opus di Livello 3 – Paolo Mossa, Tecnico Opus di Livello 2; Stefano Batistini, Presidente Opus Automazione S.r.l
Anno: 2013
Rivista: Manutenzione – Tecnica e management
La necessità di ottimizzare i processi produttivi evitando manutenzio- ni impreviste è da sempre per le aziende indice di criticità, con perdite economiche spesso ingenti. Per ovviare a ciò sempre più spesso le so- cietà ricorrono ai controlli non distruttivi (CND) come mezzi per il mo- nitoraggio e la diagnostica di strutture o macchinari produttivi, con lo scopo di programmare investimenti o manutenzioni, mirate a rendere il più possibile indolore le perdite di tempo e denaro causate da eventuali malfunzionamenti. L’articolo spiega sinteticamente gli aspetti fisici ed i vantaggi nell’uso dei vari metodi di controllo non distruttivo, utilizzati dalle industrie. Oltremodo con l’introduzione di decreti legislativi (D.lg 17/2010 direttiva 2006/42/CE, D.lg 93/2000 direttiva 97/23/CE) relativi a verifiche d’apparecchi di sollevamento e pressione, le società vengono periodicamente verificate dagli enti preposti mediante ispezioni di inte- grità per mezzo dei CND.
Aspetti fisici dei controlli non distruttivi
I Controlli Non Distruttivi (CND) consentono di valutare le caratteristiche strutturali dei materiali senza alterare in alcun modo lo stato fisico e la configurazione geometrica dei manufatti in esame. I CND possono esse- re utilizzati negli impianti “in servizio” per seguire l’evoluzione di difetti rilevati all’atto della fabbricazione o durante un’ispezione in servizio, con- sentendo di intervenire prima che si pregiudichi la sicurezza del perso- nale e dell’impianto stesso. I vari metodi di CND, pur avendo in comune la caratteristica di dare informazioni circa l’integrità dei materiali, sono basati su principi fisici differenti e, di conseguenza, risultano tra loro complementari. Per fare una scelta corretta delle tecniche di controllo da applicare ad un determinato tipo di materiale, è necessario considerare diversi fattori, quali:
• Le proprietà fisiche (quali ferromagnetismo, conducibilità elettrica, ect) e lo stato del materiale (forgiato, laminato, saldato, ect).
• La forma, le dimensioni e il grado di finitura superficiale del pezzo in esame.
• Il tipo, la posizione e l’entità delle discontinuità da rilevare. Bisogna tener presente che, per effettuare dei CND attendibili e ripetibili, è indispensabile operare con strumenti idonei e personale qualificato ed addestrato. Le realtà e i campi, in cui questi sono applicati sono svariati, e spaziano dal settori energetico, navale, civile, aerospaziale, militare, ferroviario, automotive, estrattivo, siderurgico.
I diversi metodi
I CND si suddividono in due famiglie a seconda dell’applicazione:
1) CND superficiali e sub-superficiali: danno la possibilità di esaminare i particolari solo a livello superficiale, al massimo sotto pelle. Con l’ap- plicazione di tali metodi d’esame, si ha solo la possibilità di localizza- re l’eventuale presenza di discontinuità, identificando la loro forma e/o
estensione. Per eseguire tali controlli è necessario comparare il segnale prodotto con segnali di tipo artificiale precedentemente utilizzati per la calibrazione. I metodi di CND di tipo superficiale e sub-superficiale sono: – Esame visivo remoto (VT): Utilizzo d’apparecchiature come video endo- scopi a fibra ottica, specchi, lenti o quant’altro possa fornire una visione di tipo indiretta. Il metodo può essere applicato su tutti i materiali metal- lici e non, la superficie in esame deve essere pulita e priva di qualsiasi sostanza, per non pregiudicarne il controllo.
– Esame con liquidi penetranti (PT): Utilizzando prodotti a contrasto di colore o prodotti fluorescenti, che per effetto capillare penetrano entro le discontinuità aperte in superficie. Il metodo può essere applicato su tutti i materiali metallici o non, avente la superficie con rugosità contenuta e priva di qualsiasi sostanza, per non pregiudicarne il controllo.
– Esame con particelle magnetiche (MT): Utilizzo di apparecchiature por- tatili o automatiche utili a generare un flusso disperso in corrispondenza delle discontinuità, il quale attrae particelle magnetiche a diversa granu- lometria, per ottenere indicazioni visibili in corrispondenza dell’anoma- lia. Il metodo è applicabile solo su materiali ferromagnetici.
I controlli non distruttivi per la manutenzione predittiva
Metodi per il miglioramento dei processi produttivi
– Esame con correnti indotte (ET): Utilizzo d’apparecchiature manuali o automatiche per generare correnti parassite sulla superficie in esame. L’analisi delle correnti parassite generate con sonde o bobine, determina la presenza di eventuali discontinuità sul materiale ispezionato. Il metodo è applicabile solo a materiali conduttori.
2) CND volumetrici: Possibilità di esaminare i particolari su tutta la volumetria. Con la loro applicazione si ha solo la possibilità di loca- lizzare l’eventuale presenza di discontinuità, identificando la loro forma, estensione, profondità e tipologia. Per eseguire tali controlli è necessario comparare il segnale prodotto con segnali di tipo artificiale precedente- mente utilizzati per eseguire la calibrazione degli strumenti. I metodi di CND di tipo volumetrico sono:
– Esame con ultrasuoni (UT): Utilizzo di apparecchiature che impiegano trasduttori, che generano onde ultrasonore con frequenza compresa tra i 250 KHz e i 25 MHz, le quali, propagandosi nel materiale in esame, vengono riflesse da eventuali discontinuità poste nella volumetria dell’og- getto esaminato. Il metodo è applicabile su tutti i materiali metallici e non. – Esame radiografico (RT): Utilizzo d’apparecchiature con fonti radioge- ne: consiste nel rilevare su pellicola o schermi fluorescenti variazioni di attenuazione che un fascio di raggi x o gamma a spettro continuo subisce. Le discontinuità eventualmente presenti nei materiali risultano evidenziate sulla pellicola o schermo fluorescente, sotto forma di zone diversamente annerite.
Utilizzo nella manutenzione dei CND
Con il divulgarsi della conoscenza di tali tecniche, nell’ultimo decennio le società Italiane utilizzano sempre più i CND non solo per garanzia di qualità del proprio prodotto, ma come mezzo preventivo nella manutenzione ordi- naria dei fabbricati utili a produrre. A titolo d’esempio, vengono verificati: • Stati erosivi o corrosivo in serbatoi, tubazioni, scambiatori termici, caldaie, ect.;
• Discontinuità in mezzi di sollevamento come gru a carroponte, pa- ranchi, piattaforme mobili, ect.;
• Discontinuità su parti mobili come turbine, cuscinetti, pistoni, man- drini, utensili, ect.
Il saper anticipare eventuali fermi macchina dovuti ad anomalie e guasti è certamente un vantaggio prioritario per le società, poter verificare la vita residua di un manufatto rispetto ad un altro nel tempo con un sistema ri- petibile è alla base dello studio di un qualsiasi ingegnere di manutenzione. Nonostante tali vantaggi, la conoscenza preventiva in campo manutenti- vo è un lusso che spesso le società più piccole non possono permettersi a seguito dei costi elevati del personale operante, che, se presente, viene utilizzato al solo scopo di compiere manutenzioni di emergenza. Avere personale specializzato nei CND da impiegare per verificare i propri apparati produttivi comporta una costante e continua spessa, sia per l’ottenimento delle qualifiche (negli ultrasuoni per un operatore diplomato servono per il conseguimento del Livello2 un minimo di 120 hdi formazione teorica e 12 mesi d’esperienza pratica), che per permettere il mantenimento di tali qualifiche (visite di idoneità annuali e ri-certificazioni quinquennali) che per la verifica delle apparecchiature stesse necessarie ad eseguire i con- trolli (tarature annuali). Per ovviare al problema, le aziende si avvalgono di società esterne qualificate, in grado di svolgere sia service che forma- zione, per le verifiche non distruttive sulle parti indicate dal contraente. In Italia, tale scelta è piuttosto semplice da parte del contraente. Innanzi tutto bisogna che le società forniscano:
• Certificati del personale che esegue i controlli (i quali hanno sca- denza una scadenza di 5 anni) in accordo alla normativa EN ISO 9712 o se accettata la ASNT-TC-1°.
• Rapporto di controllo nel metodo CND utilizzato, contenente tutti i parametri di controllo (apparecchiatura, materiali utilizzati, ect), norma di controllo, campione di verifica, esito, data e firma dell’esecutore.
• Certificati d’idoneità fisica annuale riportate dalla norma di qualifica. All’interno del panorama nazionale, per esempio la opus automazione di Grosseto, rappresenta una di quelle realtà in grado di coniugare attività di service con attività di formazione degli addetti ai controlli.
