Sensore intelligente rileva perdite

Per questo sensore di flusso, un ricercatore del Fraunhofer IPA sta sviluppando, in collaborazione con SICK AG, un servizio aggiuntivo per perdite. © SICK AG

Il punto forte del servizio aggiuntivo per perdite è il cosiddetto clustering: le perdite si manifestano in andamenti caratteristici delle curve. Un algoritmo intelligente le riconosce e segnala l'allarme. © Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez

Finora il sensore intelligente di flusso è ancora un prototipo. Viene testato e sviluppato su un impianto dimostrativo di aria compressa. © Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez

La ricerca fastidiosa di perdite negli impianti di aria compressa potrebbe presto diventare molto più semplice: il Fraunhofer IPA sta sviluppando, in collaborazione con SICK AG, un servizio aggiuntivo di rilevamento perdite per un sensore di flusso intelligente. Algoritmi autoapprendenti analizzano i dati di misurazione e individuano così i punti di perdita.

La norma ISO 50001 obbliga le aziende a risparmiare energia. Devono stabilire un obiettivo di risparmio energetico per gli anni a venire – e raggiungerlo. Grandi potenzialità di risparmio si trovano, ad esempio, nell’aria compressa, una delle forme di energia più diffuse e costose nell’industria tedesca. Circa 60.000 impianti di aria compressa sono in funzione in Germania. Consumedanno complessivamente 16,6 terawattora all’anno, pari al sette percento del consumo totale di energia dell’industria domestica.

Fino al 30 percento dell’energia impiegata si disperde però inutilmente attraverso minuscole perdite. Rilevare questi buchi, pieghe o collegamenti difettosi finora richiedeva uno sforzo considerevole. «I prodotti e i metodi disponibili sul mercato per individuare le perdite non sono convenienti per molti utenti», afferma Christian Dierolf del Dipartimento di Sistemi Energetici Industriali dell’Istituto Fraunhofer per la Tecnologia di Produzione e Automazione IPA. «Per usarli, bisogna continuamente individuare le perdite con uno strumento ad ultrasuoni o installare nuove valvole per il monitoraggio singolo degli attuatori pneumatici.» Per questo motivo molte aziende devono convivere con gli sprechi.

Il sensore di flusso impara da solo

Ma in futuro non ci sarà più motivo di far uscire aria compressa inutilmente e rinunciare ai potenziali risparmi energetici. Infatti, il ricercatore Dierolf sta sviluppando, in stretta collaborazione con SICK AG, un servizio aggiuntivo di rilevamento perdite per il loro sensore di flusso intelligente. Questo registra continuamente pressione, temperatura e portata e genera curve continue senza lacune. Queste curve vengono analizzate da un algoritmo autoapprendente. «Il punto forte è il cosiddetto clustering: le perdite si manifestano in curve caratteristiche. L’algoritmo le riconosce e segnala un allarme», spiega Dierolf.

L’implementazione dovrebbe essere molto semplice: il sensore, che il Fraunhofer IPA e SICK sviluppano insieme dalla fase di concept fino alla produzione in serie, non deve essere collegato né al sistema di controllo della macchina né a un PC industriale. Al contrario, il sensore di flusso dispone di un piccolo display e di altre interfacce come MQTT e OPC-UA, che consentono di notificare automaticamente l’utente. Inoltre, l’utente può accedere al sensore tramite un’interfaccia web. Inoltre, l’algoritmo si autoapprende in modo autonomo. In questa modalità di apprendimento automatico non supervisionato, alla fine l’uomo deve solo verificare se l’algoritmo ha tratto le conclusioni corrette dai dati disponibili.

Il clustering diventerà uno standard

«Per noi, i risultati del progetto di sviluppo congiunto sono una ragione sufficiente per rendere il clustering un servizio intelligente standard nei futuri sensori di flusso», afferma Thomas Weber, responsabile dello sviluppo del settore «Industrial Instrumentation» di SICK.

Ma ci vorrà ancora un po’ di tempo prima che ciò avvenga. Finora, infatti, il servizio aggiuntivo di rilevamento perdite per il sensore di flusso intelligente è ancora un prototipo. Recentemente, presso la sede aziendale di Waldkirch, è stato costruito un impianto dimostrativo di aria compressa e consegnato all’Istituto Fraunhofer IPA di Stoccarda. Al suo interno è installato il prototipo del sensore, che ora viene testato e ulteriormente sviluppato.