Caso Studio: impianto produzione oli e lubrorefrigeranti

Il cliente

Il cliente è uno storico produttore di lubrificanti e lubrorefrigeranti con sede in Lombardia. I prodotti che realizza sono destinati prevalentemente alla lavorazione dei metalli con macchine utensili (oli da taglio emulsionabili e interi, oli per rettifica, lappatura e levigatura, oli per stampaggio) e alla lubrificazione di macchinari industriali (oli idraulici, oli per guidoslitte, oli per riduttori, oli protettivi, grassi).

Il progetto

Il progetto è stato realizzato con lo scopo di automatizzare l’impianto di dosaggio e miscelazione prodotti, minimizzando l’incidenza dell’errore umano e migliorando la qualità del prodotto finito. Il dosaggio e la miscelazione rappresentano il cuore di un impianto per la preparazione di oli lubrificanti e lubrorefrigeranti. L’obiettivo è stato raggiunto con successo attraverso l’implementazione di soluzioni customizzate per il dosaggio automatico delle basi e degli additivi, il recupero del prodotto residuo nel piping tramite sistemi PIG e il controllo centralizzato della produzione tramite interfaccia con software gestionale.

L’impianto

L’impianto produttivo per oli lubrificanti è strutturato per gestire su linee distinte la componente a base olio e la componente a base acqua, entrambe necessarie per la realizzazione dei prodotti emulsionati. Le due componenti vengono preparate separatamente e successivamente miscelate ed emulsionate a freddo in un reattore dotato di un dispositivo di agitazione e di una pompa di ricircolo, i quali permettono di ottenere un prodotto finito stabile.
Entrambe le componenti sono miscele costituite da una base e da molteplici additivi, differenti per ogni prodotto da realizzare. L’intervento di Granzotto si è concentrato sul dosaggio dei vari additivi e della base olio, ovvero dei prodotti caratterizzati dal maggior grado di viscosità e dalla necessità di una maggior precisione.
Le basi impiegate per la preparazione della componente a base olio sono in numero ridotto e sono caratterizzate da una viscosità contenuta (max. 200 cP). Gli additivi impiegati sono numerosi e alcuni di essi sono fluidi decisamente viscosi (anche 3000 cP), problematici da manipolare e trasferire.
Le basi vengono stoccate in serbatoi posizionati all’esterno dello stabilimento e trasferite all’interno tramite piping. In un reattore vengono addizionati alla base gli additivi, stoccati generalmente in fusti o IBC, alcuni dei quali collocati in camera calda. Le operazioni di dosaggio venivano in precedenza effettuate manualmente dagli operatori, con discrete possibilità di dosare una quantità diversa da quella prevista o anche di addizionare l’additivo sbagliato, con gravi conseguenze sull’incidenza delle non conformità.

Le soluzioni

Il team Granzotto si è occupato della progettazione e dell’installazione dell’intero impianto di gestione della componente a base olio, e della gestione degli additivi della miscela a base d’acqua. Il piping è stato realizzato in acciaio inox e le giunzioni saldate per mezzo di orbitale a camera chiusa in atmosfera inerte. L’impianto è stato inoltre supportato con staffe custom caratterizzate da robustezza elevata prodotte internamente da Granzotto. Granzotto ha realizzato infine il sistema di gestione e distribuzione dell’aria compressa, impiegata per la propulsione dei PIG e per il controllo delle valvole.

La soluzione di maggior rilievo risiede nella nuova stazione di dosaggio degli additivi impiegati nella miscela. Sebbene la selezione e la movimentazione del fusto o dell’IBC contenenti l’additivo resti un’operazione a carico dell’operatore, il dosaggio viene ora effettuato in automatico inserendo un pescante nel contenitore e misurando la massa addizionata tramite una cella di carico a basamento, la quale consente di effettuare pesate molto precise anche per quantità ridotte (fino a 20 kg).

Il sistema di automazione 4.0 implementato consente di controllare l’operazione di dosaggio interfacciandosi direttamente al software di gestione, il quale propone a schermo la ricetta del prodotto da realizzare. A quel punto l’operatore effettua il posizionamento dell’IBC contenente l’additivo sulla stazione, verifica tramite dispositivo ottico che sia stata selezionata la materia prima corretta e procede con il dosaggio. Il sistema di gestione della produzione consente inoltre di monitorare la giacenza a magazzino delle varie materie prime, tenendo traccia delle quantità dosate in ogni prodotto realizzato.

Granzotto ha installato sistemi di pompaggio diversi a seconda del fluido da trattare. Per le basi, caratterizzate da una viscosità non troppo elevata (max. 200 cP), è stata installata una pompa a disco cavo oscillante. Per gli additivi, fluidi decisamente più viscosi (anche 3000 cP), si è ritenuto necessario installare una pompa pneumatica a membrana. Entrambe le soluzioni sono state testate e hanno mostrato risultati soddisfacenti in termini di adescamento.

Un altro intervento degno di nota è quello legato all’installazione di sistemi PIG per il recupero del prodotto residuo nel piping. Con lo scopo di ridurre gli sprechi, contenere i tempi di produzione e limitare i fenomeni di cross-contamination, Granzotto ha installato sistemi PIG G-RECO sia per il recupero delle basi che per il recupero degli additivi.

Recuperare la base presente nelle pareti interne del piping in seguito al trasferimento consente di ridurre la contaminazione durante le operazioni di cambio base e impedisce al prodotto di ristagnare nelle condotte posizionate all’esterno, fenomeno che potrebbe portare alla solidificazione dello stesso durante il periodo invernale. Recuperare gli additivi tramite PIG consente invece di limitare i fenomeni di cross-contamination e di ridurre sensibilmente i tempi di produzione velocizzando la fase di sostituzione dell’IBC nella fase di dosaggio.

Granzotto ha effettuato diversi studi per individuare le caratteristiche del dispositivo PIG (forma e materiale) che meglio si adattassero al caso in oggetto. Dovendo trattare sostanze anche molto viscose trasferite a temperature elevate (fino a 70 °C), la scelta del PIG risulta cruciale. Il dispositivo è stato infine realizzato in Viton® FKM (elastomeri fluorurati) e la sagoma è stata progettata con lo scopo di bilanciare le performance di recupero e le pressioni di spinta PIG al passaggio nelle condotte.