Marginal Column

Maggiore efficienza, grazie alla piena integrazione della tecnologia di azionamento

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Luglio 2105

 

I progressi nell’incremento dell’efficienza energetica per applicazioni mobili e stazionarie sono tangibili e misurabili. In tale ottica, l’interazione fra innovative funzioni software ed azionamenti idraulici ed elettrici racchiude potenzialità molto elevate.

Con la sua densità di potenza e la sua robustezza, l’idraulica offre una Unique Selling Position fra le tecnologie di azionamento; inoltre, nelle moderne soluzioni di sistema, essa abbina a tali vantaggi anche un’elevata effi cienza energetica. Spesso, in passato, le unità idrauliche erogavano invariabilmente la portata massima, anche quando il processo non lo richiedeva; oggi, invece, sempre più macchine ed impianti sono dotati di azionamenti pompe a velocità variabile, ad esempio della famiglia Sytronix, che regolano portata e pressione in base al fabbisogno. In condizioni di carico parziale, tali sistemi diminuiscono le velocità, riducendo il consumo energetico dell’idraulica nell’esercizio quotidiano fino all’80%, nella lavorazione del legno come nelle macchine utensili o per stampaggio ad iniezione; in alcuni casi, come ad esempio le macchine per pressofusione, la riduzione raggiunge il 90%. Una nuova generazione di centrali idrauliche modulari, denominata ABPAC, combina tale effi cienza energetica con le possibilità di integrazione del futuro. Grazie all’intelligenza decentralizzata e a pacchetti di sensoristica opzionali, le centrali rilevano costantemente tutti gli stati d’esercizio e, tramite interfacce aperte, comunicano con i livelli di controllo superiori o con Smart Device appositamente abilitati, quali smartphone o tablet.

Riduttore idraulico e ramifi cazione elettrica di potenza

Con tutto ciò, l’evoluzione non è ancora conclusa: il prossimo passo è la piena integrazione dell’idraulica. La parola d’ordine è “Hydro Gear”: regolando la portata e, nel contempo, la velocità dell’azionamento pompa e l’angolo d’inclinazione della pompa stessa, si ottiene un riduttore idraulico a regolazione continua. Tale vantaggio viene sfruttato già attualmente, ad esempio dai costruttori di presse, per l’intero azionamento del pistone superiore. Per i movimenti lineari Bosch Rexroth ha sviluppato un sistema modulare di assi autonomi, in cui servoazionamenti identici azionano assi sia elettromeccanici, sia idraulici. Gli assi servoidraulici, dotati di un proprio circuito di fluido, non necessitano di unità idraulica centralizzata per l’alimentazione: ciò consente, ad esempio, ai costruttori di macchine di scegliere liberamente fra le tecnologie di azionamento in base al livello di potenza in una determinata famiglia di macchine, mantenendo praticamente invariati concezione meccanica, software e massima efficienza energetica. Grazie alla regolazione intelligente di velocità, gli assi servoidraulici raggiungono consumi energetici paragonabili a quelli degli assi con trasmissione meccanica della forza. Inoltre, un accumulatore di pressione integrato può immagazzinare una certa percentuale di volume e di pressione, che resterà disponibile anche a motore disinserito: ciò è particolarmente interessante laddove occorra impedire picchi di consumo causati dall’avviamento simultaneo di diversi grandi azionamenti. In queste soluzioni a piena integrazione, la ramifi cazione di potenza avviene a livello puramente elettrico. I servoazionamenti degli assi autonomi, siano essi elettromeccanici o idraulici, recuperano l’energia frenante, erogandola poi ad altre utenze mediante un circuito intermedio. È inoltre possibile immagazzinare l’energia recuperata in appositi accumulatori intermedi, oppure reimmetterla nella rete elettrica.

Efficienza energetica intelligente

La gestione energetica intelligente dell’alimentazione di rete IndraDrive con Smart Energy Mode combina i vantaggi di diverse varianti ad erogazione e recupero, trattenendo così la maggiore quantità possibile di energia all’interno del sistema e riutilizzandola più volte, al fi ne di ridurre i picchi di carico. La regolazione assicura una tensione di circuito intermedio indipendente dalla tensione di rete, sfruttando nel contempo i condensatori o gli accumulatori cinetici. In una punzonatrice, tutto ciò consente di ridurre la potenza di allacciamento fino al 25%, a pari produttività e, quindi, di ridurre anche le dimensioni di tutti i componenti, di rete e di alimentazione. Bosch Rexroth ha sviluppato nuove concezioni anche nella tecnologia di azionamento elettrica: la tecnologia di azionamento senza quadro elettrico IndraDrive Mi unisce elettronica di azionamento e motore in un’unica unità integrata. La costante evoluzione tecnologica consente oggi ai progettisti di disporre sulla macchina in modo decentralizzato anche tutti i componenti dell’alimentazione di rete. Sono soprattutto i costruttori di confezionatrici a sfruttare tale possibilità, per modularizzare le loro concezioni di macchina e ridurre le superfi ci d’installazione. Gli installatori possono collegare fi no a 30 IndraDrive Mi mediante un cavo ibrido, per l’alimentazione di potenza e la comunicazione di comando. Gli azionamenti, collegati in serie, scambiano semplicemente l’energia all’interno della loro catena cinematica; inoltre, il sistema non richiede la refrigerazione del quadro elettrico, energeticamente dispendiosa.

Una concezione aperta, per una gestione dell’energia indipendente dal tipo di macchina

Che si tratti di azionamenti elettrici o idraulici, con Open Core Engineering Bosch Rexroth off re numerose possibilità per collegare il livello macchina ai sistemi subordinanti dell’ambiente informatico. Il sistema comprende tutti i software tool per un’automazione su base PLC e non solo: come primo fornitore in assoluto, l’azienda getta un ponte verso l’ambiente informatico, grazie alla tecnologia d’interfaccia integrata Open Core Interface. Apposite funzioni, programmate in linguaggi evoluti, accedono direttamente al core dei controlli e degli azionamenti; gli utenti finali, con i loro sistemi di comando, possono immediatamente rilevare e gestire i flussi energetici. Bosch Rexroth ha quindi gettato le basi per migliorare l’efficienza energetica lungo l’intero flusso del valore, anche oltre i confini delle varie concezioni di macchina.

Minori emissioni di scarico grazie all’idraulica mobile intelligente.

In questi ultimi anni, a livello mondiale, per le macchine operatrici mobili sono entrati gradualmente in vigore nuovi valori limite per le emissioni di scarico; nell’Unione Europea si sta già discutendo per normative ancora più severe per il prossimo futuro. Oltre al trattamento dei gas di scarico, spesso i costruttori possono conformarsi alle disposizioni soltanto con il downsizing, impiegando quindi motori Diesel di minor potenza e spostando la coppia massima verso regimi inferiori. Tutto ciò infl uisce fortemente sull’idraulica di avanzamento e di lavoro che, pur con minore energia in ingresso, deve erogare una potenza di lavoro almeno pari a quella precedente. Bosch Rexroth ha risolto tale sfi da integrando i controlli idraulici per applicazioni mobili con la gestione del motore. Il sistema Diesel Hydraulic Control (DHC) segnala in anticipo al motore Diesel le esigenze di carico previste per l’idraulica di avanzamento e di lavoro. La gestione del sistema è affi data a centraline tra loro armonizzate: una Bosch per il controllo del motore Diesel e una Rexroth per la gestione dell’idraulica di avanzamento e di lavoro. Così, grazie ai parametri impostati del DHC, il motore Diesel eroga sempre e solo la potenza effettivamente necessaria alla macchina operatrice. Il risultato: il consumo di gasolio, e quindi le emissioni di scarico, si riducono, ad esempio fino al 20% in meno per un sollevatore telescopico. Anche negli azionamenti ausiliari le soluzioni intelligenti consentono minori consumi, come illustra l’esempio dei fan drive. Le ventole meccanicamente legate ai giri del motore Diesel potrebbero non erogano un’adeguato raffreddamento quando il motore è a bassi regimi; con i fan drive idrostatici, invece, il controllo del motore Diesel segnala l’effettivo fabbisogno di refrigerazione all’elettronica di regolazione del sistema idraulico, che a sua volta regola la velocità della ventola proporzionalmente alla necessità mediante un’apposita pompa a cilindrata variabile. In pratica caricatori gommati, escavatori, mietitrebbie e macchine stradali, quali ad esempio gli autobus, consumano, grazie a questa soluzione, fino al 5% di gasolio in meno, riducendo così anche i costi d’esercizio sull’intero ciclo di vita. Con il sistema Diesel Hydraulic Control i consumi di carburante e le emissioni di scarico di un sollevatore telescopico si riducono fino al 20%.