CENTRO ITALIANO STUDI CONTAINERS	ANNÉE XIX - Numéro 5/2001 - MAI 2001

Più movimentazioni, più velocità, più precisione

Con nuove mega-mavi dell'ultima generazione all'orizzonte, i terminals avranno bisogno di gru con la capacità di effettuare più movimentazioni, ad una velocità più elevata, e con un maggior grado di precisione da altitudini sempre più consistenti. L'impatto di questa attività concentrata nella tecnologia della movimentazione dei cargos affliggerà direttamente sia i cavi che le strutture per il loro riavvolgimento (mulinelli).

Al momento attuale, sono state raggiunte velocità di carico di 200 m/min, con un tempo di accelerazione inferiore ai 3 secondi, da un'altezza di 50 metri e oltre. L'efficienza e l'affidabilità delle gru sono state migliorate grazie all'introduzione di sensori e monitors, nonché di sofisticati programmi di diagnostica. Un esempio pratico di quanto detto è la gru SCS2 della Bromma. Anche se le unità di carico attuali hanno in media circa 150 operazioni tra input e output (I/O) da monitorare, la SCS2 si presenta quale prodotto di controllo singolo da potersi utilizzare come I/O, come PLC e pure come controllore della catena distributiva, fino ai 48 punti I/O per nodo. Pertanto, grazie a tutte queste caratteristiche, la Bromma è riuscita a ridurre i suoi "cores" da una media di 44 per 2,5 mm² a24 per 2,5 mm², facendo in modo che i cavi della gru fossero più leggeri. Come risultato, non è più fattibile l'utilizzo di baskets collettori gravity-based, o almeno questa è l'opinione di Ottonel Popesco, Presidente del gruppo e amministratore della Cavotec Group. Egli ritiene che impiegare piuttosto che un cavo singolo una struttura formata da cavo e mulinello elimini sia i problemi associati con l'aumento di altitudine delle gru che quelli legati all'utilizzo di cablaggi più leggeri in presenza di forti raffiche di vento.

Che i porti ed i terminals accettino o meno i pregi ed i vantaggi dei mulinelli rispetto ai baskets gravity-fed, dipenderà dai prezzi di contratto delle gru, e anche dalle condizioni climatiche sotto le quali ci si troverà ad operare. I mulinelli hanno costi iniziali molto più elevati e maggiore tensione sui cavi, dovuta alla pressione continua che deve essere mantenuta, invece i gravity baskets, che sembrano molto più semplici quando osservati dalla superficie e pertanto potrebbero sembrare meno costosi, richiedono cavi di maggior trazione e spessore quali i Basketheavyflex della Cavotec. Popesco, comunque, avverte che nelle operazioni ad alta pressione ad elevate altitudini, alte velocità e presenza di forte vento bisogna assicurarsi che il diametro dei mulinelli non sia inferiore a 1,5 metri. Un cono guida deve pertanto essere allocato nel basket per permettere l'avvolgimento del cavo. Egli ritiene che la forma del basket sia importante almeno quanto la possibilità di aprirlo con facilità. Popesco raccomanda un'altezza di almeno 2 metri e un'apertura a cono, e una lubrificazione periodica della superficie del cavo con prodotti che non causino eccessivi accumuli di polvere, come grassi di silicone, per facilitare l'inserimento nel basket. La Cavotec avvisa che con un cavo del tipo Basketheavyflex, utile a questo proposito, i cavi dovrebbero essere introdotti nella parte inferiore del basket in senso antiorario e srotolati dalla parte esterna dell'involucro originario. Invece di prendere tutte queste precauzioni, testimonianze in molti porti asseriscono che la manutenzione sui gravity-fed baskets è ancora molto bassa.

Produttività

Il punto debole del sistema, comunque, diviene evidente nelle applicazioni ad elevata velocità e soprattutto quando si lavora in condizioni di vento forte dove si registra una produttività inferiore dovuta ai tentativi dell'operatore di mantenere l'integrità del cavo che si riavvolge per non farlo avvolgere su se stesso con il vento.

"In presenza di tali condizioni, la direzione del vento, l'angolo di avvolgimento del cavo, l'accelerazione del carrello, la velocità di avvolgimento, il tipo di nave e l'ammontare di containers che si trovano sul ponte dell'imbarcazione sono tutti elementi da prendere in considerazione", dice un portavoce della ECT. "Venti forza 8-9 nella scala Beaufort sono il limite per i sistemi di avvolgimento dei cavi del tipo basket gravity-fed".

Ugualmente cruciale è il problema della direzione dalla quale proviene il vento. Secondo la ECT, un vento a forza 6 con angolazione 30° può causare più danni a una nave di un vento forza 8 con un angolo di 90°. "Un cavo di una basket spreader che si muove, si attorciglia su se stesso e fuoriesce dalle guide può arrecare numerosi problemi di non facile soluzione e ritardare notevolmente la nave", dice il portavoce. La ECT ha già modificato otto gru, per evitare tutti questi inconvenienti, nel modello Vahle a mulinello, e tutte le nuove ordinazioni sono standardizzate per questo nuovo tipo di argano.

Però ogni macchinario ha i suoi piccoli problemi, e così è anche per le gru Vahle a mulinello. Ad esempio in questo caso è difficile mantenere la giusta tensione del cavo e bisogna effettuare una costante ed efficiente manutenzione dell'attrezzatura. Il mulinello poi deve essere in grado di avvolgere il cavo senza sprecare della tensione o usurarlo eccessivamente.

Allo stesso tempo, è ugualmente importante che la ruota motrice sulla quale si avvolge il cavo sia in grado di tirare o mollare il cavo stesso alle velocità limite per l'accelerazione e la decelerazione, anche a condizioni di basse temperature ambientali. Durante questa operazione, gli effetti cumulati della maggiore durezza del cavo e della più consistente frizione derivante dalla trazione e dall'interazione di olii viscosi con i materiali impiegati richiedono una superiore coppia di torsione all'output da parte della ruota motrice.

Comunque, durante lo svolgimento del cavo, la coppia di torsione deve essere almeno sufficiente a impedire che il cavo si srotoli su se stesso senza alcun controllo. Una ruota motrice è necessaria per fornire sufficienti livelli di coppia di torsione durante le due operazioni di avvolgimento e svolgimento del cavo, mantenendo allo stesso tempo una tensione costante su di esso, indipendentemente dalla velocità di carico della gru o dalla sua direzione.

Uno dei metodi che può essere utilizzato per fornire questa coppia di torsione costante è l'uso di ruote motrici a frequenza controllata. Le Hillmar Industries ritengono che un sistema duplice di vettori di trasmissione dia performances superiori in quanto a migliore e più costante coppia di pressione rispetto a un semplice sistema basato su di un invertitore. Spiega Lawrence Ong, manager settore vendite della Hillmar Industries, gruppo canadese: "L'operazione di un motore a induzione richiede l'azione di due diversi tipi di vettori all'interno del motore. Uno dei due rappresenta il flusso che produce la corrente che magnetizza il campo del motore. L'altro vettore consta del meccanismo che produce la corrente della coppia di torsione. Attraverso calcoli matematici complessi chiamati trasformazioni algoritmiche coordinate, il computer di bordo può analizzare senza soluzione di continuità le correnti dei due vettori e determinare esattamente che cosa sta accadendo all'interno del campo magnetico del motore".

Inoltre, spiega sempre Ong, il codificatore posto all'interno del motore fornisce già direttamente la velocità interna del computer ed informazioni sulla posizione del rotore. Tutti gli inputs così ricavati sono poi introdotti nelle formule complicate succitate che vengono risolte e rielaborate elettronicamente in pochi milionesimi di secondo. Le soluzioni scaturite a loro volta producono segnali di errore che risultano in veloci e precise correzioni istantanee di voltaggio e frequenza applicate alle performances del motore. Le correzioni di forza e campo magnetico rendono possibile la regolazione della coppia di torsione e della velocità del motore con precisione estrema, e allo stesso tempo fanno produrre alla corrente del motore valori elevati di coppia che non sarebbero possibili se il controllo lavorasse da puro invertitore.

La reazione ad alta velocità dà anche ai vettori di trasmissione la capacità di produrre mutamenti istantanei e più prossimi non solo nell'output della coppia di torsione del motore, ma anche nella direzione della coppia stessa. Ad esempio, un motore può andare normalmente e produrre una certa coppia di pressione positiva durante il carico in un certo momento, e poi rigenerarsi completamente nell'istante in cui il motore assorbe la coppia di pressione dal carico e produce azione frenante in pochi millesimi di secondo.

"Tutto ciò è come un computer di bordo per un'automobile ad alta definizione", dice Ong. Egli ritiene che la regolazione della velocità di un invertitore non sia migliore della frequenza di passaggio del motore che è fatto muovere. "È usualmente una piccola percentuale della velocità in assenza di carico, ma questa stessa riduzione di velocità si applica all'intera gamma di velocità del motore. Sebbene a basse velocità, la velocità di passaggio da regime in assenza di carico a regime di pieno carico misurata in RPM rappresenta una percentuale di gran lunga superiore della velocità di marcia stessa. Molte applicazioni, comunque, non lavoreranno con tali frequenze di passaggio delle velocità. Ci sono volte in cui la coppia di pressione è necessaria a velocità zero, ovvero si rende essenziale un controllo della coppia anziché della velocità stessa, o anche volte in cui c'è soltanto bisogno di gamme di velocità più vaste. Un controllo di tipo vettoriale effettua un monitoraggio senza soluzione di continuità dei passaggi di regime del motore mediante l'utilizzo di un sistema di feedback a loop più ravvicinati."

Tra gli altri vantaggi ci sono anche:

• la regolazione della velocità di +/- 0,1% rispetto alla velocità preimpostata;

• accurate operazioni a basse velocità in rallentamento, compreso il frangente di 1 RPM;

• si permette al motore di lavorare ad una temperatura meno elevata, o almeno più bassa di quella che ci sarebbe se ci fosse un invertitore;

• una gamma di velocità di 6.000:1.

La ditta inglese Metool Products ha sempre utilizzato un vettore di flusso diretto da cavi avvolti su mulinelli per le gru nel porto di Felixstowe. Il sistema Vector fa uso di vettori di trasmissione di flusso per variare in modo continuo la coppia di torsione in relazione al diametro di avvolgimento per fornire così una costante tensione di cavo. Permette anche la compensazione di perdite di frizione nella scatola del cambio della gru e miglioramenti nella funzionalità del cilindro di rullaggio.

Le riduzioni nelle tensioni del cavo causate dai sistemi di trasmissione succitati permettono una maggiore vita del cavo. La Metool si vanta spesso del fatto che i suoi mulinelli per cavi da carico non hanno parti spiccatamente meccaniche, il che implica costi zero per manutenzione di tipo meccanico e flessibilità totale, nel senso che il sistema può essere programmato per venire perfettamente incontro alle necessità delle operazioni di volta involta in corso.

Alcune compagnie, comunque, preferiscono comperare il tamburo senza il sistema di trasmissione elettrico. Assunto ciò, le gru della Noell preferiscono seguire questa strada. Sembra che applicare da un lato i sistemi di controllo in-house e dall'altro la trasmissione elettrica eviti l'interfaccia e i problemi di sincronizzazione che possono incorrere quando le due unità sono prodotte da differenti manifattori.

"È come avere l'informazione nella nostra testa e poi doverla spiegare agli altri", dice Theodor Beck, manager settore elettronica della Noell Crane divisione sistemi. "Noi abbiamo sviluppato la nostra propria soluzione per venire incontro al problema. L'invertitore di trasmissione per la nostra velocità - e la regolazione della coppia di torsione - è un sistema che utilizza 12 interruttori principali ad impulso per la trasmissione. Noell fornisce due loop di feedback in questo sistema, uno per la regolazione della velocità, e l'altro per il controllo della coppia di torsione. Entrambi i feedback loops lavorano non indipendentemente in fase di carico, cosicché abbiamo sempre la richiesta coppia di torsione sul cavo della gru. Il risultato di questo sviluppo è un sistema di regolazione ottimizzato, che lavora in tutte le situazioni operazionali per avere un carico corretto, e, in ultima analisi, per fornire un servizio senza problemi".

Gerhard Fisher della Siemens concorda pienamente con questa linea di pensiero. Egli ritiene che quando il sistema di avvolgimento di un cavo di una gru è fornito a un costruttore di gru indipendentemente dal sistema di controllo elettronico principale, possono verificarsi i seguenti svantaggi:

• differenti pezzi di ricambio sono necessarie per il sistema principale succitato e per il mulinello di trasmissione della gru e i componenti di tipo PLC;

• differenti attrezzi per la parametrizzazione;

• problemi di interfacciamento tra il PLC principale e il sistema di controllo della gru nella misura in cui si devono utilizzare gli stessi segnali.

Per converso, avere gli stessi componenti elettrici per il "core" ed il mulinello della gru ed utilizzare interfacce comuni e uniformi non solo elimina i problemi sopra segnalati, ma anche semplifica la manutenzione e la risoluzione dei problemi, procurando possibili vantaggi e risparmi nel reperimento dei componenti e svolgimento di servizi efficienti dal punto di vista dei costi.

Decisioni

Scegliere il cavo giusto che poi andrà inserito nel mulinello è tanto importante quanto la trasmissione che lo controlla. Dal punto di vista di un costruttore di mulinelli, i tre criteri più importanti che influenzano la scelta di un cavo sono la massima tensione raggiungibile, il suo peso e il suo diametro complessivo. La Pirelli ha prodotto tutta una gamma di cavi dell'ultima generazione foderati in gomma e più flessibili per destreggiarsi al meglio anche nelle applicazioni alle maggiori velocità. Utilizzare un polimero con base di alto grado come l'EPDM per i rivestimenti isolanti per cavi ad alto e medio voltaggio fino a 110 kV può ad esempio essere in questo caso ideale, visto che le temperature alle quali lavorano i cavi spaziano dai 90° regolamentari ai 250° in situazioni al limite. Insomma un cavo deve essere prodotto con materiali dalle buone proprietà dielettriche e di isolamento.

Nel caso del cavo delle gru con mulinelli Cordaflex (SMK), il sistema isolante usato comprende un involucro PCP interno ed esterno con particelle meccaniche antitorsione incastrate dentro. Una caratteristica fondamentale del nuovo tipo di involucro è che le due parti sono irrimediabilmente incastrate tra di loro. Per una resistenza alla tensione ed alla trazione ottimale, la Pirelli utilizza un conduttore di opposta configurazione, costituito di singoli fili intrecciati nel diametro assai contenuto di 5xD. Per accrescere al limite massimo il carico in fase di tensione del cavo, alcuni tipi di Cordaflex sono forniti di un elemento centrale di supporto. I cavi per mulinelli MV Protolon (SMK) hanno proprietà simili e sono disponibili con fibre ottiche integrate.

La Cavotec ha riportato una crescita del 25% nelle ordinazioni per l'anno appena passato. La compagnia italiana ha anche costruito una nuova industria di assemblaggio a Shanghai, in Cina, e sta espandendo la sua fabbrica di Milano.

L'impresa ha registrato le seguenti ordinazioni di recente:

• 18 cavi per mulinelli per ZPMC, Cina, e per Ceres, Amsterdam Terminal;

• 10 cavi per mulinelli per Oakland, Stati Uniti d'America.

L'italiana Fantuzzi ha invece registrato i seguenti ordini:

• 24 mulinelli per Evergreen Taranto;

• 6 cavi per mulinelli per P&O New Jersey;

• 4 cavi per mulinelli per Martinique;

• 20 cavi per IMPSA Argentina al terminal di Pelpas, Sri Lanka, Brasile e Argentina;

• 20 cavi per mulinelli ordinati da Kone Finlandia per svariati progetti.

Nel frattempo, la Vahle riporta ordini per i sui cavi per gru a mulinello dai seguenti soggetti:

• per ZPMC, gru per il porto di Brema NTB in Germania, 8 di tipo level-wind con diretta connessione alla scatola di controllo del dispositivo di sollevamento;

• per Noell, gru per la Maersk Rotterdam, 5 di tipo monospirale con monitor di controllo della frequenza della trasmissione;

• 5 di tipo monospirale con monitor di controllo della frequenza della trasmissione per il porto di Said, Egitto;

• 4 gru per ECT Rotterdam, e 8 sostituzioni di meccanismi basket con strutture Vahle a mulinello tipo level-wind, con monitor di controllo della frequenza della trasmissione.

(da: Cargo Systems, Aprile 2001)

Brevi su progresso e tecnologia

La Russell impiega mezzi auto-caricanti

La ditta inglese King Trailers ha consegnato una Swing-Thru, la prima in questo nuovissimo genere di camions autocaricanti, a John G. Russell. La Swing-Thru integra una gru a motore idraulico con un mezzo di trasporto e può movimentare containers di 20, 30, 35 e 40 ft, nonché bodies intermodali del peso massimo di 35 tonnellate. È l'unico mezzo di trasporto in grado di caricare containers da entrambi i lati. Può inoltre sollevare containers fino a 28 tonnellate e doppiamente alti.

Le barre di stabilizzazione del camion possono estendersi su dei binari ferroviari e il mezzo può essere fatto lavorare anche su terreni irregolari e discontinui, eliminando così la necessità di avere dei pavimenti perfettamente pianeggianti e regolari. Possono essere caricati e spediti fino a 15 containers all'ora e i costi unitari sono almeno del 50% inferiori rispetto a una reach stacker per containers.

Nuovi sviluppi in ambito software

Lo sviluppatore di software di trasporto Mandata ha prodotto Manpack 3, un nuovo software applicativo basato su Windows che utilizza appieno la piattaforma del sistema operativo a 32 bit, dà la possibilità di usare il mouse e di effettuare pertanto le operazioni con dei semplici "click" o di impiegare delle "hotkeys" sulla tastiera (ndr: combinazioni di tasti che sostituiscono i comandi del mouse).

Un grande beneficio che apporta il nuovo prodotto è la possibilità di generare una vasta gamma di forms e reports personalizzati, per testare l'efficacia e l'efficienza del software e così tentare di migliorarlo dove si ritiene necessario.

Il programma permette anche una semplice interazione con i fogli di lavoro in formato Excel, in modo tale da riuscire a creare delle tabelle che descrivano i flussi di traffico e traccino delle curve di costo dei veicoli.

Il database di Manpack 3 può essere anche esplorato per elaborare dei trends storici di movimentazione, per vari settori (quante operazioni di carico sono state effettuate al di sopra o al di sotto di una certa soglia, classificazione delle spedizioni per cliente o destinatario finale e quant'altro). Possono essere anche registrate in tempo reale tutte le comunicazioni del cliente, dalle conferme di consegna alla segnalazione di un qualche problema.

Il sistema CeSAR Junior elimina il dondolio in fase di scarico

La CePLuS ha ricevuto e soddisfatto gli ordini della Noell KoneCranes per il sistema che elimina il dondolio del container in fase di scarico chiamato CeSAR Junior. Detto sistema è stato recentemente fatto funzionare a pieno regime su una nave che effettua operazioni di scarico ad Amburgo.

I manifattori del sistema dichiarano che il CeSAR Junior utilizza un modello matematico per monitorare continuamente il livello di movimento del container una volta sollevato con la gru. Sono valutate anche la velocità di viaggio e l'altezza della gru.

Il movimento dei carichi è la base del calcolo della velocità che assicura le performances più sicure e migliori dal punto di vista dell'unità di carico. Così si eliminano movimenti indesiderati e pericolosi e risulta anche più preciso il posizionamento del container a terra.

Contatto satellitare ship-to-shore-to-ship realizzato da Xantic

Un nuovo sistema di messaggi su base satellitare che integra trasmissioni via telefax, fax e posta elettronica in un solo pacchetto di comunicazioni è stato sviluppato dalla Xantic.

Il sistema, che si chiama, AmosConnect, gestirà tutte le comunicazioni ship-to-shore-to-ship, così gli shipmnanagers saranno in grado di spedire messaggi via Internet a tutti i destinatari che si trovano sulla rete Internet, o che utilizzano fax e telefax.

Il bello del sistema è che possono anche essere spediti dei messaggi a tutte le navi allo stesso modo. Il sistema AmosConnect è già disponibile per gli utenti di Inmarsat-A, -B, -BHSD, -M, mini-M e M4-MultiMedia.

In Olanda si sta testando la gru più grande del mondo

Una delle gru più grandi del mondo è stata testata dalla Mammoet Global/Huisman-Itrec a Scheidam in Olanda.

La gru Platform Twin Ring Containerised (PTC 11) è a design modulare e può essere trasportata via mare ovunque nel mondo, scomposta e stivata in containers da 20 ft e 40 ft con un'unità di carico massima di 30,4 tonnellate.

Non sono richiesti permessi speciali per il trasporto via strada, nave o ferrovia. Secondo la Mammoet, la gru può essere trasportata in maniera molto efficiente dal punto di vista dei costi e può essere riassemblata una volta arrivata a destinazione in un periodo di tempo relativamente breve.

La capacità di sollevamento della gru è di 2.000 tonnellate, ha un peso da sola di 2.100 tonnellate. Durante le operazioni di carico la gru occupa un diametro spaziale di 21,5 metri. La struttura superiore della struttura ad anello consiste in due braccia longitudinali connesse a un braccio trasversale orizzontale sulla parte anteriore. Molte componenti sono montate sull'asse longitudinale.

La PTC 11 è stata progettata e realizzata soprattutto per la costruzione e l'aggiornamento delle raffinerie di petrolio e le installazioni petrolchimiche. La gru può girare su se stessa a 360° completamente in otto minuti e possiede verricelli di velocità di 80 metri al minuto. Nonostante il considerevole peso, il design della gru assicura che la pressione a terra di tutta la struttura non supera le 28 tonnellate per metro quadrato.
(da: Cargo Systems, Aprile 2001)