Ecco un’altra domanda che mi viene fatta con frequenza regolare, con la fame e il desiderio di incrementare le proprie conoscenze nel campo della pressofusione.

“Sto per acquistare una pressa nuova: mi conviene ordinare il forno elettrico o a metano?”

In effetti, questo argomento è molto interessante.

Ti suggerisco di provare a fare la stessa domanda a esperti di settore, fornitori, persone che conoscono bene l’argomento “pressofusione”.

Probabilmente riceverai una risposta univoca, legata alla convenienza economica basata sul costo di una materia prima piuttosto che l’altra, per produrre una quantità di calore sufficiente per portare la lega alla temperatura ideale per essere colata nel tuo stampo.

Ti suggerisco solo di porre attenzione ad un aspetto decisamente importante che ti farà capire che “non è tutto oro quello che luccica”, soprattutto nel campo della pressofusione.

Purtroppo, il costo energetico nel nostro Paese è tra i più alti in Europa; per questa ragione non puoi permetterti di utilizzare fonti energetiche inefficienti (anche se in apparenza potrebbero sembrare la soluzione migliore).

La recente speculazione sulle materie prime energetiche ha portato il metano in una posizione decisamente svantaggiata rispetto ad altre fonti energetiche (prova a pensare alla corrente elettrica generata da una sistema fotovoltaico).

Prova anche a porti una domanda che difficilmente troverà una risposta, se fatta alla persona sbagliata!

È possibile che una fonte energetica in apparenza più economica (fino a qualche anno fa…) possa abbassare l’asticella della qualità dei tuoi prodotti?

Qual è il reale rendimento energetico di un forno?

Come si comporta una resistenza o un bruciatore di metano sulla materia prima disciolta nel crogiolo?

Dobbiamo fare semplicemente alcuni calcoli, magari prima di acquistare il tuo nuovo impianto, perché prevenire è meglio che curare.

Per mettere un po’ di ordine nella nostra mente, voglio regalarti questo spunto di analisi.

Leggilo e analizzalo con attenzione perché riuscirai, finalmente, a darti molte risposte interessanti.

Anche in questo caso, proviamo a farci aiutare dall’esperienza, nel tentativo di capire come paragonare o confrontare le due fonti energetiche necessarie per portare la lega alla temperatura ottimale per poter essere colata.

Innanzitutto, bisogna ragionare sui costi, a breve e a lungo termine, comparando i vantaggi e le pecche di ogni sistema.

Non è semplice fornire valutazioni certe, poiché la scelta di un impianto è sempre soggettiva.

Per questa ragione è bene analizzare dati precisi che possano fornire un quadro informativo generale delle due situazioni.

Generalmente i forni a metano hanno un costo di acquisto inferiore: questa caratteristica li renderebbe più appetibili in una prima fase di valutazione di acquisto di un nuovo impianto.

Infatti, dal punto di vista tecnico, la parte riscaldante, generalmente, è costituita da un solo bruciatore, in alternativa ad un pacco di resistenze che dovrebbero essere installate in una zona più o meno ampia del refrattario di coibentazione interno.

Non è sempre agevole mettere a confronto questi due sistemi di riscaldamento poiché ognuno ha  vantaggi e svantaggi.

Scegliere è, quindi, molto difficoltoso.

Attenzione alla scelta del combustibile: in effetti il gas, nel tempo, non darà grossi vantaggi economici, poiché è più facile che il suo prezzo salga e non scenda.

Il forno a metano è in grado di dare risultati migliori in termini di prestazione a lungo termine solo ed esclusivamente nel caso in cui la sua coibentazione sia curata in maniera perfetta, evitando fastidiose dispersioni di calore verso l’esterno.

Tuttavia stai trascurando un aspetto molto importante.

Di tutte le K calorie generate dal bruciatore, qual è la reale quantità di calore che il bruciatore trasmette al crogiolo del forno, rispetto a quella che esce dal camino di espulsione dei fumi di combustione?

Se già possiedi un impianto con un forno a metano, dovresti provare a fare questo conto per capire qual è il suo reale rendimento energetico, rispetto ad un sistema chiuso e completamente coibentato ad alimentazione elettrica.
Considera anche che un forno elettrico può anche essere alimentato con i pannelli fotovoltaici, garantendo costi di esercizio nettamente inferiori (senza considerare gli incentivi per le aziende che investono in efficienza energetica).
Attenzione: qualora questi sistemi si aggancino ad un sistema di approvvigionamento elettrico normale, è possibile che i costi possano lievitare rispetto al metano.
Tuttavia, dotandosi di accorgimenti tipo pannelli fotovoltaici, questo potrebbe generare un grosso risparmio e in più potrebbe rivelarsi una scelta ecosostenibile.
In entrambi i casi, è sempre opportuno ricordare gli incentivi (in termini di super e iper ammortamento) che sembrerebbero ancora in vigore per i potenziali acquirenti di impianti nuovi che rispondano alle caratteristiche dell’industria 4.0.

Veniamo, ora, ad una parte decisamente più tecnica.
Dal punto di vista qualitativo, la materia prima presente nel bagno è di migliore qualità quando è presente un basso contenuto di scoria nella parte superiore del bagno.
Generalmente, la scoria tende a formarsi ad elevata temperatura e dipende dalla termica del forno (>450°C).

Proviamo a focalizzarci sulla zama: una lega estremamente delicata dal punto di vista della gestione termica del processo.

Di solito è consigliabile utilizzare una termica del forno compresa tra 415 e 430 °C.

È ovvio che un forno elettrico manterrà molto più controllabile e costante la temperatura del materiale presente nel crogiolo, piuttosto che un forno a metano, dove la zona del bruciatore presenterà sicuramente picchi termici nettamente superiori.

Proprio questa caratteristica del forno a metano, renderà la lega più sensibile alla formazione di scoria, rispetto ad un sistema a riscaldo uniforme.

Facendo riferimento al forno elettrico, ogni parte della macchina soggetta a un controllo di temperatura, viene gestita da un regolatore del PLC denominato PID.

Questo regolatore è in grado di effettuare una termoregolazione dei parametri estremamente precisa.

Per farti capire meglio di cosa sto parlando, riporto di seguito il significato di ciascun parametro.

P rappresenta il parametro proporzionale del regolatore.

In pratica, alzando il valore di questo parametro si velocizza la curva di riscaldo del forno, ma non si velocizza la curva di raffreddamento, che dipende solo dal sistema di coibentazione del forno.

Pertanto alzare questo parametro significa ottenere una curva asimmetrica con un riscaldo più veloce del raffreddamento.

I rappresenta il parametro integrale del regolatore.

In pratica, alzando il valore di questo parametro si riduce l’errore di regolazione a regime: ad esempio se è impostato un valore di set di 425°C e il forno regola ad una temperatura media di 427,8°C, innalzando il valore di questo parametro l’errore (ora di +2,8°C) dovrebbe ridursi.

D rappresenta il parametro derivativo del regolatore.

In pratica, alzando il valore di questo parametro si sensibilizza maggiormente la curva di riscaldo/raffreddamento del forno.

Più la curva si trova vicina al valore di set, più il regolatore tenderà a ridurre l’azione di controllo per evitare che si inneschino fenomeni oscillatori.

Ad esempio quando stai riempendo una bottiglia di acqua e quest’ultima è vuota, apri

totalmente il rubinetto per velocizzare il riempimento ma quando la bottiglia è quasi piena chiudi gradualmente il rubinetto per evitare che quando la bottiglia è praticamente piena l’acqua esca violentemente dalla bottiglia stessa.

Il parametro derivativo agisce nello stesso modo sulle temperature.

È ovvio che un forno elettrico permette regolazioni molto più precise dei parametri di riscaldo rispetto ad un forno a metano: tutto ciò va a vantaggio delle caratteristiche tecniche e chimiche della lega contenuta nel crogiolo.

Il controllo delle termiche è un punto di partenza fondamentale per raggiungere l’equilibrio idraulico ottimale di processo all’interno dello stampo.

Quindi non è vero che “…il metano ti da una mano…”, soprattutto in un momento storico particolarmente critico che ha portato il suo prezzo alle stelle.

Il controllo dei costi delle materie prime e il monitoraggio dei parametri di processo principali porta a considerazioni molto differenti a quelle effettuale nel recente passato.

Oggi è fondamentale concentrarsi sull’ottimizzazione del processo, studiando e applicando il primo metodo certo per abbattere gli scarti nel processo di pressofusione che si appoggia su regole matematiche certe e si dissocia completamente dai 5 sensi, effettuando calcoli mirati, misurando in fonderia le tue regolazioni.

Diventa necessario affrontare le problematiche di regolazione del processo direttamente sul campo, in fonderia, dove si accumulano tutti i problemi, dove non puoi avere margini di errore, dove non puoi più improvvisare per acquistare gli impianti di ultima generazione, dove le non conformità di processo che potesti ricevere dal tuo cliente migliore si rivelerebbero come boomerang devastante.

Il mondo cambia ad una rapidità incredibile e devi trovarti pronto.

Cosa puoi fare per cambiare marcia vedere decollare definitivamente i tuoi margini di investimento?

Analizza e controlla il processo di pressofusione con regole matematiche certe, testate e provate in tante fonderie con ottimi risultati.

Ecco come devono essere analizzati i problemi che ti ho esposto puntando sempre all’eccellenza produttiva della tua fonderia.

Con un metodo certo e con formule matematiche che, associate alla tua esperienza, possono fare la vera differenza nella tua fonderia, all’interno dei tuoi stampi, nella  scelta ottimale delle tue presse, nella scelta dei migliori parametri di lavoro, nel monitoraggio della tua produzione.

Strategie di regolazione scientifiche e calcoli precisi, ti permetteranno di acquistare sempre il migliore impianto di pressofusione.

L’estrema qualità della lega presente nei forni delle tue presse, sarà l’antidoto per alcune potenziali non conformità.

La matematica, unita alla tua esperienza, ti aiuterà a trovare la corretta termoregolazione di tutti i tuoi impianti.

In questo modo portai capire se le tue presse stanno lavorando con i parametri ottimali.

Le curve di iniezione dei tuoi impianti saranno il radar che ti permetterà di misurate tutte le performance dello stampo che hai progettato.

Ma, soprattutto…

Applica criteri di scelta degli impianti ottimali, volti all’incremento della tua efficienza produttiva e del tuo fatturato.

Ecco cosa potrebbe capitare, restando legati e vecchi metodi di analisi e valutazione del processo.

-Potresti acquistare presse troppo grosse e costose, con forni non adeguati all’ottimizzazione qualitativa delle fusioni.

-Difficilmente potrebbero ridursi i costi e le inefficienze di produzione.

-Anche gli scarti non potrebbero calare vistosamente.

Ecco gli importanti risultati che otterrai nella tua fonderia, se ti affidi al metodo di lavoro giusto.

-Riuscirai a fare della prevenzione il tuo cavallo di battaglia.

-Ridurrai drasticamente le non conformità dei tuoi clienti.

-Sceglierai alla perfezione gli impianti che dovranno alloggiare i tuoi nuovi stampi.

-Le inefficienze energetiche della tua fonderia saranno un amarissimo ricordo.

-Risparmierai costi lavorando con impianti correttamente dimensionati, velocissimi ed ecocompatibili.

-I tuoi tempi di consegna si abbatteranno drasticamente.

Potrai tornare a guadagnare come una volta!

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Roberto Camerin

L’esperto del processo di pressofusione