Valvole di regolazione di Schubert & Salzer come base dell’automatizzazione
L’azienda storica del Tirolo Orientale, Brüder Unterweger GmbH, distilla oli essenziali per cosmetici naturali da oltre 100 anni ormai – all’inizio prevalentemente a mano. Per poter far fronte alla domanda crescente e agli elevati requisiti qualitativi nella produzione di olio naturale e cosmetici, è stato necessario ampliare drasticamente il processo di distillazione, molto complesso, e massimizzarne l’efficienza. Ecco perché Unterweger ha lanciato il progetto modello Industria 4.0 con lo specialista dell’automatizzazione Micado. Le valvole di regolazione e arresto di Schubert & Salzer Control Systems hanno assolto un ruolo importante in questo progetto.
“Abbiamo rilevato i parametri di processo rilevanti, come per esempio temperatura, pressioni e livelli di riempimento dell’impianto durante ogni singola fase di distillazione con l’ausilio di sensori di misura”, racconta Armin Hofmann, Responsabile di Progetto presso Micado, relativamente all’automatizzazione dell’impianto. I dati dei sensori vennero poi essere immessi in un sistema di controllo, in tempo reale, per essere ulteriormente elaborati. L’esperienza e la capacità dei collaboratori Unterweger furono così trasformate in dati significativi per il processo.
Decisiva la qualità delle valvole di arresto e regolazione per i nuovi impianti di distillazione
Armin Hofmann: “Per il progetto Industria 4.0 presso la società Unterweger eravamo però ancora alla ricerca di valvole di arresto compatte e leggere nonché valvole di regolazione altamente precise per gli impianti di distillazione previsti in ambiente a rischio di esplosione. Infatti, le valvole sono una componente importante degli impianti se non commutano in modo affidabile oppure si usurano troppo rapidamente, l’intero processo si arresta.“
È a questo punto della progettazione che è entrato in gioco Schubert & Salzer. Heiko Renn del reparto tecnico-commerciale di Schubert & Salzer: “La nostra collaborazione con Micado è iniziata già nel 2016. Armin Hofmann ci chiamò, spiegandoci i requisiti necessari. La sicurezza contro i guasti delle valvole assolveva un ruolo importante. Ma anche le prescrizioni della normativa SIL dovevano essere implementate secondo le esigenze di Micado. Non da ultimo era importante la protezione antideflagrante, dal momento che i sensori e gli attuatori sono installati in una zona 1.
Ora toccava a noi consigliare a Micado le valvole adatte per il loro impianto Industria 4.0.“Grazie all’esperienza ultratrentennale presso Schubert & Salzer, Renn avanzò ben presto una proposta riguardo alle valvole con le quali poter gestire il non semplice compito.
Valvola di regolazione a sede inclinata tipo 7020 – messa a punto in stretta collaborazione
“La protagonista degli impianti è la nostra valvola di regolazione a sede inclinata tipo 7020 con posizionatore digitale antideflagrante 8049-ExPro.
Si tratta di una valvola di regolazione pneumatica a sede inclinata dalla forma costruttiva estremamente compatta.
Tutti i pezzi a contatto con il fluido sono realizzati in acciaio inox, qualitativamente di gran pregio, il che è necessario in senso assoluto nell’applicazione abrasiva presso la società Unterweger”, afferma Renn.
Nel caso delle valvole, soprattutto quelle 7020 a controllo pneumatico, si presta sempre particolare attenzione alla conformazione delle guarnizioni. Se le guarnizioni delle valvole si guastassero, Unterweger dovrebbe fermare l’impianto con le perdite di produzione che ne conseguirebbero. L’enorme affidabilità delle valvole di regolazione a sede inclinata 7020 è stata quindi un ulteriore criterio per dotare gli impianti della tecnologia Schubert & Salzer.
“Naturalmente ci siamo anche guardati intorno, alla ricerca di altri costruttori di valvole. Ma l’affidabilità e la precisione dei prodotti Schubert & Salzer ci hanno convinti al 100%”, afferma il responsabile di progetto Hofmann. “Schubert & Salzer interviene rapidamente presso i propri clienti. La cosa ha avuto su di noi un forte impatto e soprattutto ha facilitato enormemente in fase di messa a punto dell’impianto.”
A contatto diretto con il reparto progettazione e ingegneria di Schubert & Salzer, Hofmann poté influire direttamente sui parametri necessari delle valvole necessarie. Non tramite un numero verde anonimo, ma contattando direttamente i professionisti delle valvole dell’ufficio tecnico.
Il consulente per la distribuzione Renn: “Grazie alla nostra stretta collaborazione, basata sulla fiducia, per il progetto Micado presso la società Unterweger abbiamo potuto contribuire, tra l’altro, con valvole di regolazione affidabili e con elevata precisione. La nostra valvola a tre vie, controllabile pneumaticamente, la cosiddetta valvola a 3/2 vie del tipo 7081, è selezionata per gli elevati poteri di manovra richiesti. E come anche la nostra valvola di arresto pneumatica, tipo 7010, grazie all’esecuzione in acciaio inox è perfettamente adatta per gli oli e gli alcol aggressivi presso la società Unterweger”.
Rilevamento dati, controllo Industria 4.0: Così funziona il processo di distillazione automatizzato presso la società Unterweger
Grazie a una distillazione frazionata, Unterweger separa gli oli naturali costituiti da diversi componenti. Il materiale di partenza è riscaldato gradualmente alla temperatura di ebollizione del componente (della frazione) più bassobollente. Il distillato separato è raccolto in recipienti intercambiabili. Le valvole a due e tre vie nonché le valvole di regolazione a sede inclinata con posizionatore digitale di Schubert & Salzer sono impiegate proprio qui nel frazionamento automatico degli oli naturali. Una volta completata la distillazione della frazione bassobollente, la valvola blocca il flusso in condizioni di sicurezza. L’impianto passa automaticamente al recipiente di raccolta successivo. Successivamente aumenta la temperatura alla temperatura di ebollizione immediatamente superiore dei componenti e la valvola fa affluire il prossimo batch nel nuovo recipiente.
Con la nuova soluzione di automatizzazione e le valvole affidabili di Schubert & Salzer, l’impianto gestisce un’intera distillazione batch solitamente con dieci frazioni, per diversi giorni, in completa autonomia.
Una produzione più che decuplicata
“La sfida era quella di concretizzare le sottili sfumature nel processo di distillazione con dati per poi poter far funzionare l’intero impianto con l’ausilio delle valvole di Schubert & Salzer in modo preciso e sicuro. È solo così che il controllo di un impianto può dispiegare appieno i propri vantaggi, per l’appunto massima produzione di massima qualità”, afferma Hofmann.
La cosmesi naturale e gli oli essenziali in essa contenuti sono di gran moda, la domanda aumenta costantemente. Di conseguenza, già dopo un anno, Unterweger dovette ampliare la produzione con l’aggiunta di tre nuovi impianti di distillazione. Insieme a Micado e alle valvole di Schubert & Salzer, la società Unterweger ha potuto più che decuplicare la produzione negli ultimi due anni.
Production in traditional natural oil distillation increased more than ten-fold
Control valves from Schubert & Salzer as the basis for the automation
The traditional East Tyrolean company Brüder Unterweger GmbH has been distilling essential oils for natural cosmetics for more than one hundred years – this being mainly manual work at the beginning. The highly complex distillation process had to be drastically expanded and made more efficient so that the increasing demand could be met and the high quality requirements of the production of natural oil and cosmetics adhered to. This was why Unterweger started the Industrie 4.0 showcase project with the automation specialists Micado. The control and shut-off valves from Schubert & Salzer Control Systems also had an important role to play.
“We recorded the relevant process parameters such as the temperature, pressure readings and filling levels during each of the distillation steps with the assistance of sensors.“, was the explanation provided by Armin Hofmann, Project Manager at Micado, on the subject of plant automation. The sensor data generated has been entered into a computer control system in real time for further processing. The experience and skills of the Unterweger employees were therefore transformed into expressive data.
Quality of the shut-off and control valves decisive for new distillation plants
Armin Hofmann: “We were still searching for compact and lightweight shut-off valves and high-precision control valves for the planned distillation plants in an ex-environment in the scope of the Industrie 4.0 project at Brüder Unterweger. The valves are an important part of the plants. The entire process shall come to a standstill should they not operate reliably or become worn too fast.”
At this point of the project, Schubert & Salzer came in. Heiko Renn from the Technical Sales department at Schubert & Salzer: “Our cooperation with Micado already started in 2016. Armin Hofmann contacted us by telephone and explained the requirements. The reliability of the valves was an important aspect but the specifications of the SIL certification also had to be implemented according to Micados requirements. The certified explosion protection was last but not least also important as the sensors and actuators are installed in an ex-zone 1. It was now on us, to recommend the right valves to Micado, that they could install in their Industry 4.0 plant.” Looking back on more than thirty years of experience, Renn was soon able to make a recommendation as to which valves would be up to the demanding challenges.
Angle seat control valve type 7020 – finely tuned in close cooperation
“The star of the plants is our angle seat control valve type 7020 with the explosion-protected 8049-ExPro positioner. This is a pneumatic control valve in an extremely compact angle seat design. All of the wetted components are made of high-quality stainless steel, which is an absolute necessity when taking the abrasive application at Brüder Unterweger into account”, says Renn.
In the case of valves such as the pneumatic 7020 series, the special focus is always on the quality of the seals. If the valve seals were to fail, then Unterweger would have to bring the plants to a halt – resulting in production losses. The enormous reliability of the angle seat control valve type 7020 was therefore another criterion for fitting the plants with Schubert & Salzer technology. “We obviously also considered other valve manufacturers but were fully convinced by the reliability and precision of the Schubert & Salzer products”, said Project Manager Hofmann. “Schubert & Salzers availability on-site is a great benefit. That made a sustainable impression on us and especially the critical fine-tuning is much simpler.”
Hofmann was able to assert direct influence on the required parameters of the required valves in direct contact with the Schubert & Salzer Design and Technology Department. Not through an anonymous hotline, but with a direct extension number that brought him to the valve professionals in the Engineering Department.
Sales Consultant Renn: “Our close and trusting cooperation has enabled us to supply reliable and high-precision control valves among others for the Micado project at Gebrüder Unterweger. Our pneumatic three-way valves, the so-called type 7081 3/2-way valve is perfect choice for the high cycle performance required. Like our pneumatic shut-off valve type 7010, its stainless steel design makes it perfectly suitable for the aggressive oils and alcohols that Unterweger uses.”
Data recording, Industrie 4.0 control: this is how the automated distillation process works at Brüder Unterweger
A fractioning distillation is used by Unterweger to separate the natural oils that comprise numerous components. The precursor is hereby heated up to the boiling temperature in stages, this temperature being that of the lowest boiling components (fraction). The separate distillate is collected in replaceable collecting vessels. This is the exact point, the automatic fractioning of the natural oils, where the two-way and three-way valves and the angle seat control valve with digital positioner from Schubert & Salzer have been installed. After the distillation of the lowest boiling fraction has been completed, the valve stops the flow and the plant automatically switches to the next collecting vessel. It then increases the temperature to the next highest boiling temperature of the components and the valve enables the next batch to run into the new vessel.
The new automation solution and the reliable valves from Schubert & Salzer enable the plant to run a complete batch distillation with a standard number of ten fractions over a number of days fully autonomously.
Production increased more than ten-fold
“The challenge was to specify the fine nuances in the distillation process with data, to ensure a precise and safe run of the entire plant with the assistance of the valves from Schubert & Salzer. This is the only possibility of enabling the plant control system to make full use of its benefits, this being a maximum output of the highest quality”, says Hofmann.
Natural cosmetics and the essential oils they contain are full in trend and there is a significant increase in demand. This was the reason why Unterweger already had to expand the production with three new distillation plants after just one year. In cooperation with Micado and with the valves from Schubert & Salzer, Brüder Unterweger has been able to increase the production more than ten-fold during the past two years.
