Ventilatori per alta temperatura: 3 consigli per evitare di dissanguarti con continui costi di manutenzione.

di | Maggio 23, 2020

Ventilatori per alta temperatura low cost

Avendo molti clienti utilizzatori finali, mi capita spesso di dover sistemare o addirittura sostituire dei ventilatori per alta temperatura progettati veramente male.

Infatti diversi costruttori si improvvisano in questo particolare settore, senza avere la minima esperienza. Oppure, per essere competitivi dal punto di vista del prezzo, cercano di limare il più possibile i costi di produzione.

Spesso poi capita che chi vende i forni industriali agli utilizzatori finali sia poco interessato alla durata dei vari componenti, inclusi i ventilatori che solitamente sono la voce di spesa più alta.

Altri invece non sono così ossessionati , ma magari hanno poche competenze tecniche e finiscono vittime di venditori che si muovono sulla sottile linea di confine tra l’onestà e la truffa.

Così ho deciso di scendere in campo contro queste scorrettezze.

Mi sono messo davanti al pc e di getto ho creato questa breve specifica di acquisto per i ventilatori ad alta temperatura, per fornire – sia agli utilizzatori finali che ai costruttori di forni – una guida per definire i requisiti minimi da imporre ai loro fornitori di ventole.

Sarò molto sintetico in questo articolo, in quanto ho già affrontato questi argomenti in maniera dettagliata all’interno del libro Forni da INCUBO, pubblicato ormai tre anni fa.

Quanto vuoi che durino i ventilatori per alta temperatura installati nei tuoi forni?

Fai attenzione, non sto parlando della garanzia sul prodotto.

Per durata intendo il tempo – di solito espresso in ore di funzionamento – che deve trascorrere prima di buttare via il ventilatore per alta temperatura.

Forse non lo sai, ma già in fase di progettazione è possibile stabilire con una buona approssimazione il numero minimo di ore di funzionamento di un ventilatore per alta temperatura.

Non si tratta di magia o preveggenza. Ma di pura fisica e statistica.

Lo scorrimento viscoso e la progettazione a lunga durata delle ventole per forni industriali.

Alle temperature di funzionamento di molti forni industriali entra infatti in gioco un fenomeno fisico chiamato “scorrimento viscoso”.(o creep in inglese)

In pratica il metallo – sottoposto a uno sforzo anche minimo – si deforma lentamente fino ad arrivare a rompersi dopo un certo numero di ore.

Il metallo si frattura anche se lo sforzo applicato è molto più piccolo del limite di rottura.

Perché ti parlo di questo strano fenomeno fisico?

Lo scoprirai subito, prima però devo svelarti un piccolo dietro le quinte di come viene progettato un ventilatore.

Le ventole mentre ruotano sono soggette a una forza centrifuga. Lo sforzo che questa genera nel materiale non deve mai superare il valore limite che porta alla rottura.

Anzi, lo sforzo che porta alla rottura deve essere almeno una volta e mezzo il massimo sforzo presente nel materiale.

Per i ventilatori normali che lavorano con temperature dei gas inferiori ai 500 °C, si può trascurare il creep e quindi lo sforzo limite che può essere tollerato è molto elevato.

Diverso è invece il discorso quando la temperatura aumenta.

In questi casi si utilizza come parametro di resistenza il valore dello sforzo che porta a rottura il pezzo dopo un certo tempo.

Maggiore è il tempo che si vuole ottenere prima della rottura – cioè la durata del componente – minore sarà lo sforzo massimo che può essere sopportato.

Forse sarà capitato anche a te di avere questi fastidiosi problemi con le giranti dei ventilatori ad alta temperatura.

Spesso non ti accorgi subito del reale danno. Magari la ventola vibra un po’ più del solito.

Cambi i cuscinetti, ma vedi che non cambia nulla.

Provi ad equilibrarla e per qualche giorno in effetti le vibrazioni calano. Ma dopo poche settimane sei punto a capo.

Ecco, se ti è capitato di vivere questo “incubo” allora potrebbe esserci alla base un’errata progettazione della ventola.

Probabilmente è stato usato un materiale con bassa resistenza allo scorrimento viscoso e la girante ha iniziato a deformarsi nel tempo.

Inizialmente la deformazione non è visibile ad occhio nudo, ma col passare del tempo diventa sempre più evidente fino a quando una o più parti della girante si rompono.
ventilatori alta temperatura low cost ventola rotta prematuramente

L’esempio di quello che ti ho appena descritto lo puoi vedere in questa fotografia scattata ad una ventola che mi hanno spedito per cercare di sistemarla.

La prima cosa che faccio quando un cliente mi manda una ventola di altri costruttori è un controllo della bontà o meno della progettazione che è stata eseguita.

Ho così fatto una simulazione al computer degli sforzi che si producono all’interno della girante durante il funzionamento.

I risultati sono rappresentati da l’immagine che trovi qua sotto.

Dai dati reperiti dal costruttore è emerso che la girante è stata costruita in una lega chiamata 253 Ma che ha un carico di rottura a 100000 h pari a 22 MPa.

Fai caso ad un particolare importante.

Ventilatori alta temperatura low cost errata progettazione

 

I due anelli di rinforzo – quelli che collegano le varie pale della girante – hanno un colore che varia dal verde al giallo. Se guardi la leggenda significa che lo sforzo in quelle parti oscilla tra i 26 ed i 30 Mpa. Di gran lunga superiori a quello che è il limite di resistenza del materiale.

Non è quindi un caso che a rompersi – come vedi dalla foto della ventola che ho messo più sopra – siano stati proprio quei due anelli.

Come ho risolto il problema?

Usando una lega molto più resistente. L’Alloy 800 H ha infatti una resistenza pari a 2,5 volte quella del materiale usato dal costruttore originale.

Ovviamente ha una maggior resistenza perché è più pregiato, quindi decisamente più costoso.

Per darti un’idea il 253 Ma costa intorno ai 12 €/kg. L’alloy 800 H viaggia invece sui 18 €/kg. Un 50% in più.

Non sei certo tu a dover scegliere quale materiale usare per le ventole ad alta temperatura.

Spetta infatti al costruttore progettare in maniera corretta i suoi ventilatori. Su questo non ci piove.

Inoltre non è detto che il materiale usato nell’esempio di cui sopra sia sempre sbagliato.

A seconda della temperatura di lavoro e della velocità di rotazione della ventola, potrebbe andare bene una lega piuttosto che un’altra.

Il vero problema è che quando acquisti un ventilatore da installare su un forno industriale, non sempre sai con quali criteri è stato progettato. Soprattutto in termini di durata ed affidabilità.

Qualche costruttore di ventilatori per alta temperatura ha quantomeno l’onestà professionale di dichiarare la ridotta durata dei suoi prodotti.

ventole per alta temperatura a bassa durata

Nel mondo industriale, cioè con impianti che funzionano in continuo, 60000 ore equivalgono a poco meno di 7 anni.

Tanti o pochi?

Dipende dai punti di vista.

Chi produce forni industriali non sempre ha tutto l’interesse a fornirti degli impianti di cui ti puoi dimenticare per quanto sono affidabili.

La parte economica vince sulle scelte tecniche e sull’affidabilità.

Ma se tu sei l’utilizzatore finale, , allora conosci bene il vantaggio di avere dei prodotti che durano il doppio del tempo.

Consiglio Nr 1: ai tuoi fornitori di forni o di ventilatori ad alta temperatura richiedi sempre che le ventole siano progettate utilizzando il carico di rottura a 100.000 ore.

Così infatti progetto le mie ventole per forni industriali.

Quando vendo un ventilatore per alta temperatura l’utilizzatore finale vedrà il nome della mia azienda PBN su quella ventola.

Se ogni due per tre è costretto a metterci mano, la figuraccia ce la faccio io. Non chi magari ha comprato i miei ventilatori per installarli nel forno che ha venduto.

Ecco perché i ventilatori per alta temperatura PBN durano più a lungo degli altri.

Non è una questione di essere più o meno bravi. Non si tratta di maggiore o minore qualità.

È semplicemente una conseguenza del voler semplificare il più possibile la vita di chi dovrà usare i miei ventilatori.

Le mie ventole per alta temperatura sono infatti progettate utilizzando un carico di rottura a 100.000 ore. Cioè poco meno di 12 .

Poiché nel mio ufficio tecnico teniamo sempre un margine di sicurezza del 50%, la ventola – salvo errato utilizzo o assenza di manutenzione – non arriverà mai a rottura nemmeno dopo 100.000 ore.

Questo significa che un mio ventilatore per alta temperatura non dev’essere cambiato per almeno 20 anni.

In realtà ci sono in giro centinaia di ventole PBN progettate e costruite agli inizi degli anni ’90, che ancora oggi lavorano senza problemi.

Come questa ventola che dal 96 lavora a temperature intorno agli 800°C e che il cliente mi ha mandato per una revisione, così a poterla rimettere in funzione e farla lavorare per altri anni.

Ventilatori alta temperatura PBN durano decenni

Oppure come il caso di questo cliente che due anni fa mi ha mandato a revisionare una ventola installata su un forno di omogeneizzazione dell’alluminio.

Ventilatori alta temperatura PBN

Noi di PBN non siamo i più fighi. Semplicemente utilizziamo i materiali corretti a seconda delle condizioni in cui la ventola dovrà operare.

È chiaro che materiali che resistono così a lungo, soprattutto quando si parla di temperature sopra i 700°C, sono decisamente più pregiati di un comune acciaio inossidabile.

Vuoi dilapidare soldi – e sprecare ore del tuo tempo – sostituendo i cuscinetti dei ventilatori sui tuoi forni?

Immagino che la risposta sia negativa. Soprattutto per quanto riguarda il tuo tempo che sarà già impegnato al 150%.

Eppure, a causa di due scelte progettuali dettate dal risparmio, chi costruisce ventilatori per alta temperatura ti costringe a cambiare cuscinetti più spesso di quanto sarebbe necessario.

In fondo se vogliono venderti dei ventilatori per alta temperatura a prezzi stracciati devono risicare su tutto.

C’è chi proprio riduce all’osso ogni costo e ti fornisce una ventola per alta temperatura che dura da Natale a Santo Stefano, e chi invece è leggermente più decente pur sacrificando la durata dei suoi prodotti in onore di un prezzo da battaglia.

Partiamo dal primo dei due casi.

Ventilatori ad alta temperatura con la ventola montata sul motore. Vale veramente la pena acquistarli?

È risaputo che per ridurre i costi di un prodotto la strada più veloce è eliminare dei componenti non necessari.

Dal punto di vista commerciale ti “vendono” questa scelta con il motto “quello che non c’è non può rompersi”.

Ed ecco che alcuni costruttori di ventilatori per alta temperatura hanno deciso di togliere completamente l’albero del ventilatore e i relativi cuscinetti, andando a montare la ventola direttamente sull’albero del motore.

In questo modo non serve nemmeno una trasmissione a cinghie.

Ventilatori compatti e con pochi componenti che si possono guastare. La soluzione perfetta?

Certo, la soluzione perfetta per vendere a prezzi stracciati!

Ma per te che quei ventilatori ad alta temperatura te li ritrovi sui tuoi forni industriali questa soluzione è una cancrena che produce ore di fermo produzione e ingenti costi di manutenzione.

Come approfondito all’interno del mio libro Forni da INCUBO, nel caso di ventilatori per alta temperatura montare la ventola direttamente sull’albero del motore comporta un’usura rapida dei cuscinetti.

Ne parlo anche in questo video, in cui ti mostro proprio un esempio reale di quello che succede quando ti installano questa tipologia di ventilatori per alta temperatura.

Perché questa soluzione comporta dei continui costi di manutenzione?

Il motivo è semplice.

Il calore dall’interno del forno viene trasmesso attraverso l’albero ai cuscinetti, già scaldati dal funzionamento del motore stesso.

Come buttare benzina sul fuoco.

Ma la continua sostituzione dei cuscinetti non è l’unico problema che dovrai affrontare.

I ventilatori per alta temperatura con accoppiamento diretto ti costringono ad acquistare ricambi speciali e con tempi di consegna più lunghi.

Le ventole che vengono montate sui forni industriali hanno infatti quello che viene chiamato in gergo “tappo isolato”, con uno spessore pari a quello dell’isolante termico del forno.

Ventilatori alta temperatura low costQuesto tappo isolato divide la parte interna del forno – dove si trova la girante – dall’esterno, dove viene installato il motore.

I motori elettrici standard hanno però degli alberi troppo corti per poter passare da una parte all’altra del forno.

Quindi, per poter realizzare un ventilatore per alta temperatura con la ventola montata direttamente sul motore, è necessario ricorrere a soluzioni speciali.

La più diffusa è quella di installare un motore elettrico con un albero più lungo. Un prodotto che quindi non trovi in commercio e ha dei tempi di approvvigionamento – e quindi dei costi – molto più lunghi.

Altri costruttori invece sono più “creativi” e adottano soluzioni orrende dal punto di vista tecnico.

Come ad esempio quello che vedi in questa foto, dove a un motore standard è stata montata una prolunga fissata grazie a una barra filettata che passa nel foro centrale.

Ventilatori alta temperatura con motori speciali

Sai cosa succede quando quest’accrocchio viene messo in funzione su un forno?

A causa del calore, la prolunga tende ad allungarsi per dilatazione termica. La barra filettata che la mantiene fissata all’albero del motore si allunga di meno, visto che è “protetta” dal calore dalla prolunga stessa.

Dopo pochi mesi di funzionamento quella barra filettata si strappa, cedendo allo sforzo di trazione causato dalle differenti dilatazioni termiche.

Se ti va bene la ventola rimane al suo posto e non cade all’interno del forno.

In ogni caso ti trovi con l’impianto fermo, il ventilatore non riparabile in poche ore e devi aspettare settimane prima che il costruttore ti mandi un nuovo motore completo di prolunga.

Quanto dovresti risparmiare sull’acquisto dei ventilatori per alta temperatura per poter giustificare i costi di un fermo impianto di qualche settimana?

Consiglio Nr 2: Non farti fregare con prezzi bassi e promesse di minor manutenzione. Rifiuta categoricamente la fornitura di ventilatori per alta temperatura con la ventola direttamente montata sul motore elettrico.

Come evitare di “friggere” i cuscinetti dei tuoi ventilatori per alta temperatura?

Un albero intermedio con dei cuscinetti sui tuoi ventilatori per alta temperatura non sempre ti risparmierà problemi di manutenzione.

Se infatti le ventole devono funzionare a temperature superiori ai 500 °C, potresti trovarti lo stesso a dover cambiare continuamente i cuscinetti o a spendere un patrimonio per raffreddarli.

Alla fine di quest’articolo troverai il link a un caso reale di ventilatori per alta temperatura che – a causa di una cattiva progettazione – “succhiavano” 30.000 € all’anno solo per raffreddare i cuscinetti delle ventole.

Come scoprirai leggendo quel caso studio, la soluzione per bloccare questa continua emorragia economica – e le continue fermate non programmate – è stata una modifica all’albero dei ventilatori montati sui forni.

Questo infatti era costruito con un tondo di acciaio pieno.

Con temperature di lavoro del forno sopra i 500°C, un albero pieno trasmette troppo calore ai cuscinetti su cui è montato.

Per questo motivo i ventilatori per alta temperatura che produciamo in PBN, hanno tutti un foro al centro dell’albero che – grazie a un particolare sistema di raffreddamento – permette all’aria fresca di attraversarlo mantenendo così delle temperature accettabili nelle zone dove sono montati i cuscinetti.

Se poi devi far funzionare le ventole a temperature ancora più elevate – sopra i 650 °C – un raffreddamento ad aria non è più sufficiente.

È necessario installare un sistema di raffreddamento ad acqua, che funziona più o meno come il radiatore della tua automobile.

Consiglio Nr 3: se il tuo forno deve funzionare a temperature superiori ai 500 °C, richiedi sempre che l’albero sia cavo e dotato di un raffreddamento forzato ad aria. Sopra i 650 °C invece il raffreddamento deve essere ad acqua.

Come usare questi 3 consigli quando devi acquistare dei ventilatori per alta temperatura?

Se sei tu a dover utilizzare queste macchine, fai un’esplicita richiesta al tuo fornitore del forno che stai per acquistare affinché ti installi delle ventole congruenti con quanto scritto in questo articolo.

Potrai così essere certo di contenere i costi di gestione e di manutenzione dei ventilatori per alta temperatura.

Se invece produci forni industriali, non pensare che i tre consigli che ho condiviso siano solo delle spese aggiuntive senza valore.

Non ci fai una bella figura quando il tuo cliente si trova a dover mettere mano ogni due per tre ai ventilatori installati sul forno.

ventilatori alta temperatura low cost in revisione

Il reparto dei ventilatori di altri costruttori da revisionare

Magari non si lamenterà direttamente. Ma metterà una croce indelebile sul tuo nome come fornitore non affidabile.Credimi, ricevo ogni mese diversi ventilatori per alta temperatura da modificare e mettere in condizioni di durare a lungo. E le parole con le quali i vari utilizzatori finali descrivono chi gli ha venduto il forno non sono proprio di stima.

Quindi anche se sei un costruttore di forni industriali, esigi dai tuoi fornitori di ventilatori per alta temperatura che vengano rispettati i tre consigli che hai appena letto.

Se poi vuoi evitare di essere raggirato da chi si approfitta del fatto che non conosci alcuni dettagli di queste ventole particolari, ho un’arma che puoi utilizzare per difenderti.

Un breve manuale per evitare fregature quando acquisti ventilatori per alta temperatura.

Si tratta del mio libro forni da INCUBO pubblicato ormai più di tre anni fa.

Un breve manoscritto all’interno del quale ho condensato i problemi più gravi e ricorrenti ai quali potresti andare incontro acquistando dei ventilatori per alta temperatura.

Di “porcate” vendute o installate sui forni industriali ne ho viste veramente tante in più di 15 anni di esperienza e visite ai vari clienti finali.

Le richieste di aiuto disperate a causa di un fermo impianto improvviso e l’esasperazione per i continui interventi di manutenzione straordinaria che i vari responsabili di manutenzione erano costretti a subire, mi hanno spinto a scrivere questo libro.

Un manifesto per sconfiggere quei fornitori un po’ troppo “furbetti” che – con lo specchietto del basso prezzo – rifilano delle vere e proprie sole.

Il libro è in vendita su Amazon e lo trovi a questo link.

Ma se hai letto l’articolo fino a questo punto, ti meriti un regalo che ti aiuti veramente a sconfiggere l’incubo di continui fermi impianto a causa di ventilatori per alta temperatura “da battaglia”.

Ho davvero piacere di inviarti una copia OMAGGIO, senza costi di spedizione.

Tutto quello che ti chiedo di fare è compilare questo modulo con i tuoi dati e l’indirizzo corretto dove preferisci che ti consegni il libro.

Quello che troverai scritto nel mio libro Forni da INCUBO – e che nessun altro fornitore ti vorrà svelare – è indispensabile per acquistare dei ventilatori per alta temperatura veramente progettati per durare a lungo.

Le specifiche tecniche che ho riportato nel testo comportano sempre dei benefici in termini di:

  • Minori costi di manutenzione straordinaria e di fermo impianto, che si traducono in maggior redditività delle linee di produzione e urgenze di manutenzione ridotte a zero.
  • Elevata affidabilità dei ventilatori per alta temperatura. Quindi un rischio quasi nullo che una ventola si rompa durante il funzionamento, rischiando di compromettere totalmente il materiale all’interno.
  • Utilizzo di componenti facilmente reperibili in commercio, in modo da non doverti riempire il magazzino di ricambi speciali per essere preparato in caso di un fermo improvviso.

Un esempio reale di come questi benefici siano raggiungibili – senza spendere un capitale – semplicemente applicando quanto scritto nel mio libro lo puoi leggere a questo link:

CASO STUDIO: Come ho fatto risparmiare più di 30.000 € all’anno ad una fonderia?

Per oggi direi che è tutto.

Se vuoi condividere qualche esperienza o aneddoto riguardante dei ventilatori per alta temperatura progettati veramente male, scrivilo pure nei commenti qua sotto.

Magari potrei aiutarti con qualche consiglio specifico su come risolvere il problema in maniera definitiva.

Mai più guasti improvvisi!

Il Signore delle Ventole

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