Alimentazione del vuoto efficiente e avanzata nella produzione di sacchetti di carta

Drolshagen, Germany GSD-Verpackungen - Gerhard Schürholz GmbH è specializzata nella produzione di sacchetti e borse per la spesa di carta. Gran parte delle macchine di produzione necessitano del vuoto per trattenere, trasportare e finire la lavorazione dei singoli sacchetti. GSD-Verpackungen ha ottenuto un risparmio energetico superiore al 50% e molti altri vantaggi per i suoi sistemi di produzione avanzati, grazie al passaggio da generazione del vuoto mediante singole pompe per ogni macchina a un sistema del vuoto centralizzato di Busch.
Fig. 1: una delle linee di produzione di sacchetti di carta
Fig. 1: una delle linee di produzione di sacchetti di carta

GSD-Verpackungen esegue la produzione in linea con più di 50 macchine. Ciò significa alimentare la carta su rulli, per trasportarla automaticamente attraverso tutte le fasi della produzione, dalla stampa alla finitura per assumere la forma definitiva (fig. 1). I sacchetti sono impilati pronti alla fine dei sistemi in linea, dove possono essere immediatamente imballati.

Molte delle macchine utilizzate nella produzione dei sacchetti di carta hanno bisogno del vuoto per le diverse attività di lavorazione o movimentazione. Il vuoto viene utilizzato per trattenere o movimentare la carta, a seconda della macchina. In passato, per generare il vuoto venivano utilizzate complessivamente 22 pompe per vuoto rotative a palette di diverse taglie. Questa era una vera spina nel fianco del Production Manager, Jörg Möller, poiché le emissioni di calore surriscaldavano il capannone peggiorando le condizioni di lavoro soprattutto nei mesi estivi. Anche i livelli di rumore erano molto alti. Le pompe per vuoto rotative a palette utilizzate funzionavano prevalentemente a secco. Ciò significa che non veniva utilizzato olio per il raffreddamento e la lubrificazione, bensì le pompe erano dotate di palette in carbonio autolubrificanti. L'abrasione rilasciava nell'aria una polvere sottile di carbonio che si depositava intorno alla pompa per vuoto. Le palette dovevano inoltre essere sostituite regolarmente e la sostituzione comportava costi elevati. Dovevano essere pronte all'uso pompe per vuoto di ricambio per prevenire fermi di produzione, in quanto quasi tutte le pompe erano in funzione per l'intera durata della produzione e ciascuna rimaneva in servizio mediamente per 4.000 ore l'anno. Jörg Möller era particolarmente consapevole dei problemi in merito all'energia consumata da queste pompe per vuoto.

La Dr.-Ing. K. Busch GmbH ha poi creato un concetto completamente nuovo per generare il vuoto per tutte le macchine di produzione su tutte e cinque le linee. Il Production Manager Jörg Möller è rimasto così impressionato da questo nuovo concetto, che dall'ottobre del 2016 è in funzione un sistema di generazione del vuoto centralizzato di Busch con cinque pompe per vuoto a camme Mink (fig. 2). Queste cinque pompe per vuoto hanno sostituito le precedenti 22 pompe per vuoto rotative a palette e hanno ancora riserve di potenza tali da consentire il collegamento anche di una sesta linea. Il sistema per vuoto centralizzato è collegato a tutte le macchine per mezzo di una tubazione e garantisce di mantenere il livello di vuoto a 300 millibar necessario per tutto il tempo di produzione. I vantaggi del sistema centralizzato sono risultati chiari fin dai primi mesi dall'installazione: sono scomparse le emissioni sonore, all'interno delle aree di produzione intorno alle stazioni di lavoro l'aria non è più inquinata dalla polvere di carbonio.


Fig. 2: sistema del vuoto centralizzato di Busch con pompe per vuoto a camme Mink

Si rilevano anche notevoli risparmi energetici rispetto al precedente sistema per vuoto decentralizzato. Le pompe per vuoto a camme Mink sono azionate da motori IE3 ad efficienza energetica con 6 kW di potenza nominale, corrispondente a un consumo energetico di 30 kW per tutti i cinque motori. Già nei primi mesi di funzionamento è stato possibile constatare che il comando on-demand del nuovo sistema per vuoto centralizzato di Busch richiede l'intervento contemporaneo di soltanto due o tre pompe per vuoto a camme Mink. Il consumo elettrico attuale è ora di 60.000 kWh l'anno, con una configurazione teorica di 2,5 pompe per vuoto e un tempo operativo di 4.000 ore. Le potenze nominali dei motori delle pompe per vuoto rotative a palette utilizzate in precedenza erano complessivamente di 32,5 kW, corrispondenti a un consumo annuo di 130.000 kWh. Il passaggio dell'alimentazione del vuoto da decentralizzata a centralizzata ha consentito di ottenere un risparmio di 70.000 kWh, ovvero un risparmio energetico del 54%.


Fig. 3: vista in sezione di una pompa per vuoto a camme Mink

Le pompe per vuoto a lobi Mink funzionano senza contatto (fig. 3), ciò significa che le parti in movimento all'interno della pompa non vengono mai a contatto tra loro. Pertanto non si ha usura e quindi, in linea di principio, questo tipo di pompa per vuoto non richiede manutenzione. Quando si usano i sistemi per 24 ore al giorno, Busch raccomanda un cambio d'olio annuale in via preventiva. L'olio può essere cambiato mentre il sistema è in funzione, spegnendo la pompa per vuoto interessata nel sistema centralizzato. La generazione del vuoto necessario alla produzione è ancora garantita dalle altre quattro pompe, grazie al collegamento in cascata e al funzionamento di una delle cinque pompe per vuoto a camme Mink con motore a frequenza controllata (fig. 4). Per Jörg Möller ciò significa un notevole abbattimento dei costi e del tempo necessario per eseguire l'intervento di manutenzione. Il principio di funzionamento senza contatto della tecnologia del vuoto a camme Mink è altamente affidabile, poiché non comporta usura delle parti. Ciò significa, ad esempio, che non si hanno più rotture delle palette in carbonio con conseguente e improvvisa avaria dell'intera pompa.

Il Production Manager Jörg Möller è riuscito a realizzare una soluzione molto economica e affidabile per il sistema di generazione del vuoto del suo impianto.


Fig. 4: controllo del sistema per vuoto centralizzato

GSD
GSD-Verpackungen è stata fondata a Drolshagen nel 1877 e dal 1962 è di proprietà della famiglia Schürholz. L'azienda familiare si è specializzata nella produzione di sacchetti e borse per la spesa di carta in piccoli lotti da 2.000 o più pezzi. Oggi rifornisce clienti in tutta la Germania. Il 60% dei prodotti è destinato a discount, supermercati e grossisti, che a loro volta riforniscono altri negozi, come per esempio panetterie o macellerie.
Oltre a prodotti con misure e design standard, l'azienda produce anche lavorazioni speciali e complesse. Un processo di stampa flessografica permette di creare elaborati design anche ad otto colori. Attualmente la società conta 160 dipendenti. La produzione si svolge cinque giorni la settimana, in due o tre turni a seconda dei reparti. 


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