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Merco Machines testa i fusti senza sprecare elio

Con il SIMATIC Drive Controller, Merco Machines ha sviluppato un tester di tenuta ibrido che riduce drasticamente il consumo di elio nei test a tamburo.

L'industria dei tamburi ha un problema: ogni tamburo deve essere testato per individuare eventuali perdite, ma il metodo standard con elio è costoso, ad alta intensità energetica e insostenibile. Merco Machines di Merelbeke-Melle ha quindi sviluppato l'Hybrid Leak Tester, una soluzione ibrida che sta ribaltando il mercato. La macchina, dotata dell'innovativa tecnologia Siemens, consente test accurati senza sprecare prezioso elio. Donaat Wambacq, co-CEO: «Se i tester per l'elio scompariranno dal settore entro 10 anni, Merco Machines se ne occuperà. Per un costruttore di macchine attento all'ambiente, questo può contare come una motivazione».

Dalle bolle di sapone all'elio e viceversa

Rilevare perdite nei fusti è sorprendentemente difficile. «Il modo più semplice è prendere una bottiglia di acqua saponata e spalmarla sulla saldatura», spiega Donaat. «Se vede delle bolle d'aria, ha una perdita. Questa è ancora la soluzione più accurata che esista». Ma quel metodo è ad alta intensità di manodopera e inaccessibile.

Pertanto, sono state cercate alternative. Il primo tentativo è stato misurare le differenze di pressione nel vuoto. Questo ha esaminato se la differenza di pressione fosse dovuta alla temperatura o alle perdite. Ma questa distinzione a volte è difficile da fare.

Il passo successivo è stato il tester per l'elio: iniettare una piccola quantità di elio in ogni tamburo, mettere il tamburo sottovuoto e usare un spettrometro per misurare se l'elio è fuoriuscito. «Funziona in modo estremamente accurato», afferma Donaat. «Buono quasi quanto un tester per sapone. Non ha bisogno di personale e può automatizzarlo completamente».

Ma c'era un problema. «Lo spettrometro da solo è molto costoso e anche l'elio è molto costoso. Questo perché la quantità di elio sulla terra è limitata. Inoltre, i tester per l'elio sono da cento a mille volte troppo preciso per l'industria dei tamburi. Comunque tutto trapela un po'. Per la maggior parte delle applicazioni, quel livello di precisione non è effettivamente necessario».

La svolta: test sotto vuoto a portata costante

Merco Machines ha quindi cercato una terza via: più precisa dei vecchi misuratori di pressione differenziale, ma senza il consumo di elio dei tester spettrometrici. Dopo anni di calcoli e test, hanno trovato la risposta nella tecnologia del vuoto.

«Fondamentalmente facciamo la stessa cosa di un tester per l'elio, ma non contiamo le particelle. Guardiamo solo alla pressione», ha spiegato Donaat. Con una differenza di pressione di circa 0,6 bar, l'aria che fuoriesce attraverso una perdita raggiunge una velocità costante. «A quel punto, può capire immediatamente se c'è una perdita. Non dovrebbe aspettare più».

Questo è ciò che lo distingue dai tradizionali tester di pressione differenziale, in cui deve prima pompare, poi attendere e solo dopo misurare la caduta di pressione. Ci vorranno dai 20 ai 30 secondi per tamburo. Inoltre, misura solo un fenomeno di transizione, che può essere influenzato dalla temperatura o dalla pressione dell'aria. Nel test del vuoto, esiste una relazione diretta tra pressione e portata. «Possiamo misurare immediatamente».

La tecnologia funziona con un vuoto assoluto di 100 millibar. «È già abbastanza profondo, ma è meno estremo di quanto richiesto per il test dell'elio». Il vantaggio: pompe più piccole, minor consumo di energia e sigillatura più facile.

Merco Machines - Donaat Wambacq

Informazioni su Merco Machines

Merco Machines è leader mondiale nell'ingegneria meccanica per l'industria dei tamburi. L'azienda con sede a Merelbeke-Melle ha 50 dipendenti e realizza un fatturato annuo di oltre 15 milioni di euro.

Se i tester per l'elio usciranno dal settore entro 10 anni, Merco Machines se ne occuperà. Questo può essere considerato una motivazione per un costruttore di macchine.
Donat Wambacq, Co-CEO, Macchine Merco

Dalla teoria alla pratica: la soluzione ibrida

Tecnicamente, il vacuometro ha funzionato perfettamente. Ma il mercato si è rivelato un ostacolo ostinato. «I nostri clienti hanno detto: i miei clienti richiedono che ogni fusto sia testato per l'elio», afferma Donaat. «Sappiamo che ciò che quel cliente chiede non è effettivamente necessario. Ma provi a vendere una macchina che non può fare ciò che il cliente chiede al suo cliente».

La risposta è stata pragmatica: l'Hybrid Leak Tester. «Quindi abbiamo comunque messo uno spettrometro sulla nostra macchina. Ciò consente al nostro cliente, se lo desidera, di testare entrambe le modalità. Oppure, ad esempio, testare una bombola di elio su cento per dimostrare che ciò che sta testando è effettivamente corretto».

La differenza di consumo è comunque enorme. Un tester per l'elio tradizionale utilizza 20 milligrammi di elio per ogni tamburo. «Se un cliente testa un lotto di 100.000 fusti che presentano tutte perdite a causa di un errore nel processo di produzione, l'intero capannone è pieno di elio. Tutti i tamburi successivi sono giusti, anche il test è sbagliato, perché c'è solo elio nell'aria». Con la macchina ibrida, il produttore esegue i test con il vuoto per impostazione predefinita e l'elio viene utilizzato solo per i campioni.

Partner nell'innovazione

Per Merco Machines, la scelta della tecnologia Siemens non era ovvia, ma strategica. «Quindici anni fa, ci siamo standardizzati interamente su Siemens», afferma Donaat. «Come capo dell'ufficio studi, ho sempre considerato il controllo una priorità. Dopotutto, deve sapere all'inizio del suo processo di progettazione come controllerà qualcosa».

Tale standardizzazione presenta grandi vantaggi. «Abbiamo cinque programmatori. Se ogni tipo di macchina ha il suo programma, c'è un problema immediato in caso di guasto o malattia. Con il portale TIA e le biblioteche, lavoriamo in modo standardizzato. È stato un sogno diventato realtà».

Merco Machines - Partners in innovation

Per il leak tester ibrido, il Controller di azionamento SIMATIC con T-CPU è stato fondamentale. «Prima aveva un PLC per sensori e uscite e inoltre azionamenti con una propria intelligenza per il posizionamento. La T-CPU riunisce tutto questo: tecnologia, sicurezza e normale PLC in uno». Gli azionamenti SINAMICS sono anche estremamente efficienti dal punto di vista energetico. «Grazie al loro collegamento DC condiviso, l'energia di frenata passa da un albero all'altro per avviarsi. Quindi, non perdiamo energia termica. A proposito, succede in tutte le nostre macchine. Utilizzando Siemens, la nostra impronta energetica è significativamente inferiore rispetto alla concorrenza».

Utilizzando i controlli Siemens, l'impronta energetica delle nostre macchine è significativamente inferiore rispetto ai nostri concorrenti.
Donat Wambacq, Co-CEO, Macchine Merco

Partnership OEM: innovare in collaborazione

La partnership OEM tra Merco e Siemens si è sviluppata in modo organico. «Volevamo standardizzare Siemens, ma anche avere una linea diretta», afferma Donaat. «Se stavamo programmando con TIA e unità e riscontravamo un problema, dovevamo rivolgerci al normale helpdesk. Quando Lei mi ha spiegato qual era il problema... Semplicemente non sarebbe successo».

Grazie alla partnership OEM, Merco ha accesso diretto agli esperti della linea APC. Ma la collaborazione funziona in entrambi i modi. Merco è uno dei primi ad adottare nuovi prodotti Siemens, il che, secondo l'Account Manager Thomas Vermeir, «è tipico di un partner OEM: abbraccia l'innovazione e aiuta a perfezionarla». Questa apertura richiede fiducia e onestà, sottolinea Donaat: «Testiamo prima i nuovi pezzi nel nostro laboratorio e lo diciamo anche se qualcosa non è soddisfacente. Questa è una vera collaborazione».

Per Merco, la sostenibilità è più che risparmiare energia o eliminare l'elio. Rientra anche nella durata di vita delle macchine. «I clienti si aspettano che produciamo macchine in grado di durare 30 anni», afferma Donaat. «Proprio la settimana scorsa, abbiamo dovuto fornire un pezzo di ricambio per una macchina del 1979". Una durata così lunga richiede componenti affidabili e un lungo supporto. «Ci sono ancora clienti con controlli S5. Può ancora procurarsi pezzi di ricambio per questo».

Merco Machines - Thomas Vermeir
Ci sono pochi costruttori di macchine in Europa che possono eguagliare la natura innovativa dimostrata da Merco Machines.
Thomas Vermeir, Responsabile dell'account, Siemens

Il mercato si inclina

Il leak tester ibrido non è solo un altro prodotto: è uno strumento di transizione. «Il nostro cliente può ora testare un ibrido o uno su cento fusti con elio per dimostrare che il suo processo è corretto», spiega Donaat. «Non usa quasi nessun elio, ma riesce a convincere i suoi acquirenti». Questo è fondamentale in un settore conservativo.

Le argomentazioni economiche sono convincenti: costi inferiori (niente elio, pompe più piccole), meno consumo di energia, test più rapidi. «Non deve più aspettare 20 secondi. Può capire immediatamente se c'è una perdita».

«Penso davvero che entro 10 anni, i tester per l'elio saranno fuori produzione e sostituiti da tester ibridi», afferma Donaat. «E forse alla fine l'ibrido cade e rimane solo il vacuometro. Allora Merco Machines avrà assicurato che l'elio non venga più utilizzato nell'industria dei tamburi».

Merco Machines - Market tilts

I vantaggi in breve

  • Drastica riduzione del consumo di elio: da 20 mg per fusto a test casuali
  • Ciclo di test più rapido: misurazione istantanea grazie al principio del flusso costante
  • Costi energetici inferiori: pompe per vuoto più piccole e recupero di energia tramite azionamenti SINAMICS
  • Costi operativi inferiori: nessun costoso elio per ogni tamburo
  • A prova di futuro: strumento di transizione verso test completamente privi di elio
  • Tecnologia affidabile: T-CPU Siemens e controller di azionamento per processi di controllo complessi
  • Lunga durata: componenti con 20-30 anni di supporto