Aria compressa nell'industria vetraria

Nella produzione del vetro, una miscela in polvere di sostanze igroscopiche viene fusa in un forno e poi modellata in una forma specifica tramite vari processi produttivi. Così come esistono diversi tipi di vetro, anche le modalità di produzione differiscono. Il vetro piano, prodotto con il processo float, acquisisce una superficie liscia e riflettente quando la massa vetrosa viene sottoposta a un bagno nello stagno fuso. Il vetro cavo viene poi pressato e soffiato per conferirgli una determinata forma: deve essere robusto e insapore, a prescindere dall'ulteriore finitura e dal successivo utilizzo.

Requisiti di qualità dell'aria compressa nella produzione del vetro

Indipendentemente dal tipo di vetro, dalla sua finitura o dall'applicazione in cui sarà utilizzato, l'aria compressa è necessaria in vari stadi della produzione del vetro, ad esempio per il trasporto, la modellazione, il raffreddamento o il controllo. Per garantire la massima qualità del prodotto e la sicurezza del processo a lungo termine, bisogna evitare la formazione di grumi, intasamenti o contaminazioni. Un eventuale arresto della produzione rappresenta un grave problema per i forni, dato che la loro fase di riscaldamento dura fino a due settimane.

È quindi particolarmente importante che l'aria compressa utilizzata sia priva di olio, particelle d‘impurità e acqua, onde evitare guasti o fermi delle linee di produzione. Per garantire una produzione efficiente in termini di costi e consumi energetici, inoltre, è necessario progettare l'impianto dell’aria compressa secondo le esigenze individuali e le condizioni ambientali.

La VDMA (Associazione tedesca dell’industria meccanica e ingegneristica) fornisce importanti informazioni sulla qualità dell'aria compressa per i diversi settori industriali. Per l'industria del vetro raccomanda (in conformità alla norma ISO 8573-1) la classe di qualità 3 per contenuto di particelle, la classe 4 per contenuto di umidità ad una temperatura superiore a 10°C, la classe 2-3 sotto i 10°C, e la classe 2 per contenuto totale di olio (liquido e vapore). Queste classi si riferiscono sia all'aria di controllo (ad esempio per gli azionamenti pneumatici), che all'aria di trasporto (ad esempio per la selezione di scarti o per il raffreddamento).

* Fonte: VDMA standard sheet 15390-1

Applicazioni nella produzione del vetro

Selezione del vetro

Un'alta percentuale di vetro consiste in vetro di scarto, che viene acquisito o immesso nella fusione dai lotti dell'azienda stessa. Dato che gli scarti di vetro di colori diversi non possono essere mescolati, devono essere separati per colore. Ciò avviene grazie all’utilizzo di sistemi di telecamere ad alta risoluzione, di luce e di aria compressa. La luce illumina lo scarto di vetro, una telecamera con un sensore rileva il colore e l'aria di trasporto smista lo scarto verso una direzione predeterminata.

L'aria di trasporto deve essere quindi priva di olio e impurità in modo tale da non trasferirli sul vetro o sul nastro trasportatore. Anche le telecamere vengono tenute pulite per mezzo di aria compressa: devono essere protette da contaminazioni per evitare guasti o perdite di qualità nel processo di selezione e non devono essere sporche o macchiate. Di conseguenza, per proteggere in modo affidabile i sistemi ottici, anche questa "aria di lavaggio" deve essere priva di particelle, umidità e vapori d'olio.

Trasporto

Gli ingredienti della miscela (sabbia, calce, dolomite, soda, solfato) che viene fusa nel forno, sono costituiti da sostanze igroscopiche. Queste materie prime in polvere vengono consegnate dai fornitori e pompate/soffiate nei silos tramite aria compressa. E’ fondamentale, però, che l’aria compressa sia priva di particelle solide, olio e umidità, per scongiurare la formazione di grumi e, di conseguenza, di intasamenti nei tubi o di depositi nei silos.

Anche il trasporto dei prodotti finali merita un’attenzione speciale. Spesso avviene attraverso estesi sistemi di alimentazione dagli impianti di compressione fino ai punti di ricezione negli stabilimenti di produzione, percorrendo lunghe distanze all'aperto e nei capannoni stessi e attraversando zone con temperature differenti che favoriscono la condensazione.

Leggi il nostro case-study "Vetro speciale"

Azionamento pneumatico

Molti macchinari utilizzati nella produzione del vetro sono azionati o controllati da sistemi pneumatici. I processi sono interconnessi senza soluzione di continuità e non si fermano mai. La produzione del vetro, infatti, avviene 24 ore su 24 per 365 giorni all'anno e un'interruzione o un arresto della produzione causerebbe un ingente danno economico ed energetico. Tutte le fasi di produzione ad azionamento pneumatico devono quindi essere mantenute sempre attive. Le valvole devono rimanere libere e non devono verificarsi perdite che influenzino le prestazioni. Il fattore decisivo è dunque la fornitura di aria compressa costante e affidabile. Un'umidità eccessiva porterebbe in breve tempo alla formazione di emulsioni nelle valvole (la cosiddetta melma) e, di conseguenza, a interruzioni della produzione.

Leggi il nostro application report "Vetro cristallo".

Modellazione

Nella produzione del vetro cavo, la massa di vetro (che ha una temperatura di circa 1200°C) viene frazionata in singole gocce poi versate nello stampo corrispondente. Qui viene utilizzata una pressa per formare la base, dopodiché la fase successiva utilizza aria compressa fino a 4 bar per modellare il “corpo” e soffiare il vetro per ottenere la forma desiderata.

Affinché la qualità del prodotto finale non sia pregiudicata da impurità, depositi o intasamenti, sono indispensabili una pressione costante e aria compressa pulita.

Raffreddamento e rinvenimento

Durante il suo percorso attraverso la produzione, la massa di vetro viene raffreddata lentamente e in modo controllato - a seconda del tipo di vetro e del prodotto finale previsto. Questo avviene di solito tramite l'aria ambiente lungo il tragitto verso la fase di lavorazione successiva, oppure in speciali "camere" in cui prevalgono una certa temperatura e pressione grazie all'aria temperata fornita. Un raffreddamento troppo rapido può generare tensioni nel vetro a tal punto da renderlo instabile e fragile.

Con la tempra a freddo si applicano al vetro sostanze come polimeri o cere per renderlo resistente ai graffi e lucido ed evitare che diventi opaco, ad esempio in lavastoviglie. L'applicazione viene effettuata con aria compressa e deve essere sottile, uniforme e soprattutto priva di sostanze estranee come olio, umidità o particelle che possono essere presenti nell'aria ambiente aspirata dal compressore.

Imballaggio

I contenitori in vetro finiti vengono di solito collocati automaticamente nelle apposite scatole di cartone con pinze a vuoto e poi confezionati. Anche in questa fase è spesso utilizzata l’aria compressa, ad esempio per generare il vuoto.

E’ importante che non contenga impurità, da un lato, per garantire un processo di produzione sicuro; dall'altro, per evitare che i prodotti finiti siano contaminati in questa fase finale.

Leggi il nostro case-study "Vetro cavo".

Referenze