Il 2022 è stato un anno fondamentale per la filiera del vetro, promotrice e protagonista dell’International Year of Glass, designato dalle Nazioni Unite per sottolineare la centralità di un materiale antico che sa però interpretare tutte le sfide della modernità, da quelle ambientali a quelle tecnologiche. Per celebrare questa occasione unica per l’intero comparto, CD Automation presenta le soluzioni e i prodotti sviluppati al fine di ottimizzare ed efficientare i processi di riscaldamento degli impianti per il vetro float, anche conosciuto come vetro piano.
Il vetro float: definizione e storia
La denominazione vetro float (dall’inglese galleggiare) si riferisce al sistema di galleggiamento con cui viene fabbricato il materiale, in particolare alla fase del procedimento in cui il nastro di vetro fuso, in uscita dal forno, si trova a galleggiare sopra ad uno strato di stagno (il bagno float), ad atmosfera controllata. Il processo, in atto dagli anni ‘50, permette di realizzare lastre di vetro che trovano numerosi impieghi in ambito edile. L’operazione di produzione del vetro float, a livello commerciale, fu ideata da Alastair Pilkington e Kenneth Bickerstaff, con lo scopo di ottenere lastre di vetro piano o lisce senza ricorrere a costose operazioni per eliminare le abrasioni.
Il vetro float ha caratteristiche di qualità e resistenza tali da coprire larga parte della produzione mondiale di vetro, grazie a un processo produttivo che consente di lavorare grandi quantità di materiale a basso costo. Questa lavorazione permette di realizzare prodotti con diverse colorazioni, perfettamente lisci e sottoponibili a vari processi, come decorazione, molatura, curvatura, stratificazione e coatizzazione.
Le fasi di produzione del vetro float
La fusione
In tale processo, le materie prime impiegate sono:
- un vetrificante, ossia la sabbia silicea (70/74%)
- uno stabilizzante, il carbonato di calcio (12/13%)
- un fondente, il solfato di sodio (12/13%).
Nella zona di ingresso di tali elementi risulta fondamentale un accurato controllo della temperatura al fine di evitare il rapido deterioramento delle termocoppie di cottura del forno, a causa delle alte temperature operative. Qui, la miscela di materie prime, misurate e umidificate per ottenere una sostanza vetrificabile, viene convogliata con nastri trasportatori nel forno fusorio, all’interno del quale la temperatura raggiunge i 1550°C.
Il bagno di stagno
All’uscita dalla fornace di fusione, il vetro viscoso viene fatto transitare sopra un bagno di stagno fuso, alla temperatura di circa 1000°C. Esso, come anticipavamo, galleggia sulla superficie liquida e piana e viene tirato sino a divenire un nastro a facce parallele. Lo stagno leviga la superficie inferiore del vetro per contatto diretto, mentre la parte superiore si appiattisce per gravità, trattandosi di un materiale allo stato semifuso. Sui bordi del nastro, inoltre, le ruote dentate (top-rolls) distendono o ritraggono il vetro lateralmente, per ottenere la larghezza e lo spessore desiderato. Gli spessori ottenuti sono compresi tra 1,1 e 19 millimetri.
La ricottura e il raffreddamento controllato
Terminata la fase del bagno di stagno, la temperatura del vetro è di circa 600°C. Esso, ormai allo stato solido, entra in una camera di ricottura. Questa fase del processo serve a modificare le tensioni interne del materiale per renderlo più adatto al taglio. Il vetro float viene quindi sollevato e posto in un tunnel di raffreddamento, dove raggiunge la temperatura ambiente.
Il taglio
Il nastro viene infine tagliato in lastre di vetro standard, per lo più della dimensione di 6×3,21 metri, con eliminazione dei bordi longitudinali. A fondo linea, le lastre di vetro float sono posizionate verticalmente sugli schienali per mezzo di elevatori a ventosa.
Le soluzioni di CD Automation per la produzione del vetro float
Questa breve panoramica sul processo di produzione del vetro float chiarisce la strategicità di un puntuale controllo della potenza e della temperatura lungo le diverse fasi di lavorazione. Per tale ragione, dotare le linee di produzione del vetro float di regolatori di potenza SCR di massima qualità è una delle missioni prioritarie dell’ufficio tecnico di CD Automation, da oltre trent’anni impegnato a studiare i processi per definire il sistema completo di hardware e software più adatto per ogni esigenza.
E l’azienda, di sede a Legnano, è specializzata in tale applicazione. Essa fornisce infatti soluzioni complete di cabinet e unità a tiristori e un servizio di assistenza di prima classe, durante tutta la vita dell’impianto di produzione del vetro float.
Tipicamente il sistema può avere da 30 a 35 zone, con un range di potenza da 100 a 150 KW. Per ciascuna zona è possibile avere un terminale dedicato da posizionare a fronte quadro, connesso direttamente all’unità. In caso di emergenza si può operare sull’unità, impostando la potenza in modalità manuale, previa conoscenza della password o abilitazione dalla sala di controllo.
Le unità statiche di CD Automation permettono di regolare la potenza delle applicazioni coinvolte nella produzione di vetro float che fanno uso di elementi riscaldanti e in particolare: degli elementi di carburo di silicio nella fase di Tin Bath e delle normali resistenze a connessione trifase nello stadio di ricottura e di raffreddamento controllato.
Monitoraggio degli elementi in carburo di silicio
Il carburo di silicio è un materiale semiconduttore che ha una resistività molto più elevata rispetto ai materiali metallici. Il valore della resistenza di questi elementi a temperatura ambiente è piuttosto alto, e scende con l’aumentare della temperatura ad un valore minimo di circa 600-900°C. È dunque necessaria una regolazione di potenza costante con un feedback di tipo V a VxI transfer. Sui carichi trifase con Carburo di Silicio è suggerito l’uso di un feedback in VxI per ottenere una regolazione di potenza costante. Questo è necessario per compensare i cambiamenti del valore della resistenza con la temperatura e l’età degli elementi. Il valore alla fine del loro utilizzo è infatti quattro volte quello iniziale.
Regolatori di potenza REVO C per rendere più efficiente la produzione di vetro float
La Serie REVO C rappresenta la soluzione ideale per regolare la potenza di questa applicazione che coinvolge elementi in carburo di silicio. Tale unità ad alte prestazioni, sviluppata da CD Automation, è adattabile a tutte le applicazioni SCR, tra cui carichi induttivi, resistenze per forni ad alta temperatura, forni ad infrarossi o UV. L’SCR REVO C è dotato di un microprocessore avanzato che lo rende universale e completamente configurabile via software.
REVO C è l’unità più completa grazie a:
- sincronizzazione delle tre fasi, diagnostica rotazione fasi, accensioni in angolo di fase, limite di corrente, precisione nelle misure;
- comunicazione Profinet integrata e tempi di integrazione ridotti con le librerie TIA PORTAL. Comunicazione in Ethernet IP con librerie per ridurre i tempi di integrazione;
- omologazione SCCR 100kA – 600V (Short Circuit Current Rating), in base alla norma UL508.
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Controllo delle resistenze con l’unità SCR Revo S di CD Automation
Considerando invece la fase di ricottura e raffreddamento controllato del vetro float, per le applicazioni con resistenze a bassa variazione si utilizza la Famiglia REVO S fino a 700A. Dove la Famiglia REVO S è composta da relè statici ad alte prestazioni, affidabili, flessibili e compatti, contraddistinti dalle seguenti proprietà:
- tensione nominale 480-600-690V;
- ingresso SSR o analogico già configurato;
- accensioni Burst Firing (Fast Zero Crossing);
- allarme Heater Break per diagnosticare la rottura parziale o totale del carico o il corto circuito del tiristore;
- fusibili interni che riducono i tempi di cablaggio e la dimensione del quadro.
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Sopra i 700A è invece necessario ricorrere alla Serie REVO C, la quale raggiunge i 2100A. Quest’ultima è inoltre apprezzata per la disponibilità della comunicazione seriale e per il controllo di tensione, che previene le fluttuazioni della tensione di rete. Per il risparmio energetico è opportuno invece affidarsi alla Serie REVO PC.
Nelle applicazioni riguardanti i trasformatori con carico posto sul secondario, l’esigenza principale è quella di evitare che i picchi di corrente che si verificano all’accensione sul primario danneggino i fusibili o i tiristori. La serie REVO C, con opzione limite di corrente, è stata realizzata allo scopo di fornire diverse soluzioni per pilotare trasformatori monofase. REVO C-3PH è stato progettato, invece, per il pilotaggio di trasformatori trifase.
Vuoi comprendere più nel dettaglio come REVO C e REVO S possano rendere più efficienti e competitive le tue linee di produzione del vetro float? Contattaci e prenota una sessione gratuita di consulenza con un nostro esperto.
