Quasi ogni macchina destinata a scaldare o raffreddare ha un piccolo display con due numeri affiancati: il valore impostato e quello misurato in quel momento da una sonda. Su quella coppia di cifre si regge il controllo della temperatura industriale, un anello che si descrive in poche parole. Il sensore misura, il regolatore confronta la misura con il valore voluto, e una resistenza, un bruciatore, una valvola o un compressore corregge lo scarto. Tutto bene, finché la sonda dice il vero e sta nel punto giusto.
Quando una delle due condizioni salta, il display non se ne accorge. Continua a mostrare il numero atteso e la linea gira, mentre qualche grado di differenza pesa sul materiale e sulle macchine, oltre che sui consumi. Sono effetti lenti, e per questo si scoprono tardi, spesso con il lotto già al collaudo o il motore già fermo. Chi, in reparto, controlla le sonde con la stessa regolarità riservata ai display?
Dal forno allo stampo: pochi gradi che decidono la qualità del prodotto
Un acciaio appena temprato è duro e fragile. Prima di diventare un ingranaggio o un utensile passa dal rinvenimento: un secondo riscaldamento, più basso di quello di tempra, seguito da un raffreddamento lento. È la temperatura di rinvenimento a stabilire quanta durezza il pezzo cede in cambio di tenacità. Con un forno più caldo del previsto i pezzi escono più teneri di quanto chiede il disegno. È il caso più difficile da scoprire, perché a occhio il lotto sembra identico a uno buono.
Nel forno, il controllo della temperatura industriale ha un limite di costruzione: il display riporta il valore del solo punto in cui è montata la sonda del regolatore. Intorno, il carico occupa tutto il volume: impilato su più piani, fino a ridosso delle pareti e della porta aperta a ogni infornata. Un forno in temperatura sul display può avere zone più fredde proprio dove stanno i pezzi, e il regolatore non ha modo di saperlo.
La verifica si chiama mappatura termica, e di solito si fa con un registratore a più canali. Le sonde, termocoppie collegate allo strumento, si fissano in punti diversi del carico, il forno compie un ciclo normale e alla fine i dati scaricati sul computer mostrano una curva per ogni posizione. Se due curve si separano, si sa dove spostare i pezzi o dove intervenire sulle tenute della porta. Gli strumenti per il controllo della temperatura usati per queste verifiche sono in genere portatili, come gran parte degli apparecchi di misura di reparto. Passano da una macchina all’altra e arrivano nei punti del carico che la sonda fissa non vede.
Nello stampaggio della plastica il controllo della temperatura industriale affronta la stessa questione, con un vincolo in più. La temperatura dello stampo, spiega uno studio universitario sul processo a iniezione, pesa sul ritiro e sulle deformazioni del pezzo: con uno stampo più freddo diminuiscono entrambi. Il limite lo mette il materiale fuso, perché nei pezzi lunghi e sottili uno stampo troppo freddo lo fa solidificare prima del riempimento completo della cavità. Per questo, accanto al valore impostato sul termoregolatore dell’acqua, serve la temperatura raggiunta davvero dalla superficie dello stampo durante il ciclo, ed è la prima misura da prendere appena un lotto comincia a uscire storto.
Motori elettrici sotto sforzo: il controllo della temperatura industriale che anticipa il fermo
Ogni 10 gradi in più di temperatura di esercizio, la vita dell’isolamento di un motore elettrico si dimezza. Lo scrive il Dipartimento dell’Energia statunitense in una scheda tecnica sulla durata dei motori. La stessa scheda elenca le condizioni che favoriscono il surriscaldamento: sporcizia, ventilazione scarsa, temperatura ambiente elevata, tensione fuori valore, sovraccarico. Cause banali, insomma.
In un reparto polveroso il caso tipico è un motore che aziona un aspiratore o un nastro. La polvere copre le alette e intasa il copriventola, l’aria passa peggio, e la carcassa si scalda più del dovuto senza che il motore smetta di girare. Il confronto più rapido si fa con un motore gemello, della stessa taglia e con lo stesso carico, montato poco più in là. Se due macchine uguali hanno carcasse a temperature diverse, quella più calda va aperta e pulita prima di un cedimento dell’isolamento. È una verifica spartana, e per un manutentore vale più di molti cruscotti.
I cuscinetti sono l’altro punto da tenere d’occhio. Secondo la stessa scheda sono all’origine di quasi due terzi dei guasti dei motori, e un cuscinetto in via di rottura può surriscaldare il motore prima di cedere. Una ripresa termografica o un termometro a infrarossi puntato sul supporto, a ogni ispezione programmata, segnala il problema in tempo per intervenire prima del danno. Così il controllo della temperatura industriale protegge la continuità di una linea: il cuscinetto si cambia a macchina ferma per scelta.
Si potrebbe pensare di chiudere la questione alla radice, comprando motori con una classe di isolamento più alta. La scheda del Dipartimento avverte che non sempre funziona. Un motore progettato per una classe termica superiore può anche lavorare con temperature interne più alte, consentite proprio dalla sua classe. La protezione più efficace resta togliere le cause del surriscaldamento, cioè pulizia, ventilazione, tensione corretta e carico dentro i limiti indicati dal costruttore. E poi misurare con regolarità, per sapere se ci si sta riuscendo.
Il conto dell’energia: calore disperso dalle tubazioni e gradi di margine nel freddo
Lungo una linea del vapore il controllo della temperatura industriale riguarda anche le perdite. Ogni tratto di tubo senza isolante cede calore all’aria del capannone per tutte le ore di funzionamento dell’impianto. Secondo un’altra scheda del Dipartimento dell’Energia statunitense, dedicata al vapore, l’isolamento riduce in genere queste perdite di circa il 90%. Le schede della stessa serie registrano un fatto noto in manutenzione: durante le riparazioni l’isolante di tubi, valvole, flange e raccordi viene spesso danneggiato o tolto, e poi non viene più rimesso.
Il rimedio costa una passeggiata. Dopo ogni intervento sulla linea, un giro con un termometro a infrarossi puntato sui tratti appena riparati, valvole e flange comprese, mostra i punti senza isolante o con l’isolante bagnato. Lì la superficie risulta molto più calda del tubo coibentato accanto. Per i componenti smontati spesso esistono coperture isolanti rimovibili, materassini fissati con lacci o cinghie, pensati per tornare al loro posto dopo ogni ispezione.
Sul lato freddo, nel controllo della temperatura industriale lo spreco ha un’origine diversa: la sfiducia nella sonda. Con il termometro di una cella o di un circuito frigorifero di cui nessuno si fida, il valore impostato tende a scendere di qualche grado, per stare tranquilli. Una guida del Carbon Trust britannico sulla refrigerazione dà la misura di quell’abitudine: alzare il termostato di un solo grado può ridurre i consumi fino al 2%. Su un impianto acceso tutto l’anno, il margine si paga a ogni ora di funzionamento. Quanti gradi di margine nascondono le impostazioni di un impianto mai verificato?
Prima si confronta la sonda con uno strumento di riferimento, poi si toglie il margine in eccesso: è l’ordine che evita di correggere un valore su una lettura sbagliata. Per capire dove finisce l’energia del proprio stabilimento, prima di toccare un’impostazione, conviene partire dai materiali dell’ENEA per le imprese. Fra questi ci sono le linee guida settoriali per la diagnosi energetica, preparate da associazioni di categoria con il supporto dell’agenzia per comparti come fonderie, vetro, ceramica, gomma e plastica. Sono indicazioni non vincolanti, utili per sapere quali consumi misurare per primi nel proprio settore.
In pratica, il controllo della temperatura industriale si regge su poche abitudini. Si mappa un forno quando cambia il carico, si confrontano i motori gemelli e si riprendono i cuscinetti a ogni ispezione, si fa il giro della linea calda dopo ogni riparazione, si verificano le sonde prima di correggere un valore impostato. Tutte partono dallo stesso gesto, cioè misurare la temperatura nel punto in cui il processo la subisce, spesso lontano dal display.