L’era digitale sta portando un cambiamento radicale nel modo in cui le aziende producono e distribuiscono i loro prodotti. La digitalizzazione degli impianti e delle strutture industriali, nota anche come “Industria 4.0“, è una tendenza in costante crescita che sta cambiando il modo in cui le aziende operano.
In un mondo in cui la digitalizzazione e la connettività stanno diventando sempre più importanti, l’Internet of Things (IoT) sta assumendo un ruolo sempre più cruciale nella gestione dei sistemi industriali. In particolare, l’utilizzo dell’IoT nei quadri elettrici intelligenti consente una maggiore efficienza, sicurezza e flessibilità nella gestione dell’energia.
I quadri elettrici intelligenti sono in grado di raccogliere, analizzare e gestire i dati in tempo reale sull’utilizzo dell’energia attraverso l’utilizzo di sensori, comunicazioni wireless, sistemi di controllo avanzati e tecnologie di elaborazione dei dati. Questo consente di ottimizzare la produzione e la distribuzione dell’energia, ridurre gli sprechi e migliorare la resilienza del sistema elettrico.
Nell’ambito della digitalizzazione degli impianti e dell’installazione di quadri elettrici intelligenti alimentati da sistemi IoT, uno dei casi di successo di ICEL è stato l’implementazione di un sistema di manutenzione predittiva all’interno di un set di quadri elettrici di media tensione per un’importante azienda del settore siderurgico. Il progetto prevedeva l’utilizzo di componenti intelligenti, come sensori di temperatura e dispositivi di registrazione delle scariche parziali, installati direttamente sul quadro principale.
Il quadro di media tensione è un componente fondamentale nei sistemi di distribuzione dell’energia dei data center. Tuttavia, la sua manutenzione è spesso trascurata causa della sua lunga durata e dei tassi di guasto relativamente bassi. Nonostante ciò, è risaputo che le condizioni esterne possono giocare un ruolo importante nelle prestazioni di un dispositivo di commutazione. Ad esempio, le perdite di corrente possono provocare il surriscaldamento dell’apparecchiatura; mentre l’accumulo di polvere all’interno del quadro può portare a scariche parziali che possono che possono danneggiare in modo significativo l’apparecchiatura.
Questi ed altri problemi possono però essere evitati integrando all’interno del quadro una componente intelligente che permette di supervisionare le condizioni dell’apparecchiatura tramite sistemi di diagnostica degli interruttori, sistemi di monitoraggio della temperatura e dei fenomeni di scarica parziale per ridurre il numero di guasti.
Questi dispositivi, combinati con un software di analisi e supervisione, consentivano di monitorare costantemente lo stato degli elementi del quadro elettrico e di prevedere eventuali problemi prima che si verificassero. In questo modo, era possibile pianificare la manutenzione e ridurre i tempi di fermo macchina causati da guasti improvvisi. Inoltre, il sistema di manutenzione predittiva era integrato con interfacce uomo-macchina, che consentivano al personale addetto di visualizzare i dati raccolti in tempo reale e di intervenire tempestivamente in caso di necessità.
Un approccio del genere comporta notevoli vantaggi che si ripercuotono sulla:
- Sicurezza
Un quadro elettrico deve distribuire l’energia elettrica, garantendo al tempo stesso la sicurezza delle persone e delle cose. Il monitoraggio real-time di parametri chiave sul fronte quadro e da remoto può evitare situazioni pericolose, come ad esempio le esplosioni o gli incendi (fenomeni di “arc flash”), permettendo al personale tecnico di individuare o predire in anticipo malfunzionamenti del sistema.
- Continuità del Servizio
Le interruzioni di corrente dovute a malfunzionamenti del sistema, ad esempio, sono strettamente connesse a perdite di produzione. Basti pensare che un’interruzione di corrente di dieci minuti in uno stabilimento Danone si traduce in una perdita di produzione di 20.000 vasetti di yogurt. L’impatto economico di un arresto completo dovuto ad un guasto al quadro elettrico può essere davvero enorme. Uno studio condotto dal Ponemon Institute nel 2016 su oltre 60 partecipanti ha rilevato che in media ogni data center ha rischiato di perdere circa 740.300 dollari durante un’interruzione di servizio. Uno studio simile condotto dall’Uptime Institute nel 2018 è giunto ad un risultato simile, stimando il danno medio di un’interruzione in 849.696 dollari.
Abilitando un sistema intelligente all’interno del quadro elettrico, gli operatori hanno la possibilità di effettuare controlli in qualsiasi momento sulle misure di corrente, temperatura e scariche parziali in diversi punti dell’installazione, valutandone anche l’evoluzione nel tempo. In questo modo, conoscendo in tempo reale le condizioni di salute degli asset, non è più necessario effettuare ispezioni manuali e attività preventive. La manutenzione può essere, pertanto, eseguita quando e dove è necessario, evitando interventi straordinari.
In generale, i vantaggi principali della manutenzione predittiva ottenuti attraverso l’utilizzo di questa soluzione sono stati:
- Possibilità di prevenire i guasti attraverso il monitoraggio costante dei parametri dell’impianto (temperatura e scariche parziali) e l’identificazione tempestiva delle anomalie;
- Possibilità di programmare gli interventi di manutenzione in modo proattivo, invece che reattivo, riducendo i tempi di fermo macchina e i costi associati;
- Possibilità di migliorare la sicurezza del personale addetto, attraverso la riduzione del rischio di incidenti.
- Possibilità di ottenere una maggiore efficienza energetica, attraverso il controllo ottimizzato dei flussi elettrici e dei processi produttivi.
Grazie a questo sistema, l’azienda è riuscita a migliorare notevolmente la sicurezza e la performance dei propri impianti, impostando un sistema che mira alla riduzione dei costi di manutenzione e all’aumento dell’affidabilità delle attrezzature.
