Ottimizzazione delle prestazioni del forno con la misurazione dell'umidità in linea

Per realizzare un programma efficace di essiccazione in forno per il legname, la preoccupazione principale dovrebbe essere l'analisi completa del contenuto di umidità del legno.

Questo è ovvio, probabilmente stai pensando, ma ciò che è meno ovvio è il numero di punti chiave nel processo di produzione in cui il contenuto di umidità può e deve essere monitorato per ottimizzare le prestazioni del forno.

La misurazione dell'umidità in vari punti del processo è fondamentale, ma la misurazione dell'umidità post-forno di tutto il legname in entrata, prima di un'ulteriore lavorazione, fornisce la visione più precisa sull'efficienza e l'efficacia delle operazioni di essiccazione in forno.

La misurazione dell'umidità post-forno offre inoltre l'importante vantaggio di individuare i pezzi di legname che non soddisfano i requisiti critici di umidità prima che vengano lavorati lungo la linea di produzione.

Sistemi di misurazione dell'umidità in forno: misurazione in tempo reale, non analisi dei dati

I sistemi di misurazione dell'umidità nel forno sono strumenti di misurazione in tempo reale che forniscono letture del contenuto di umidità per supportare, nella migliore delle ipotesi, il programma di essiccazione dei sistemi di controllo del forno. Sistemi di misurazione dell'umidità in forno in genere utilizzano un massimo di 8 sensori, che misurano una piccola frazione del carico del forno per fornire un feedback in tempo reale all'operatore del forno o al sistema di controllo del forno attraverso le letture del sensore del contenuto di umidità.

Oltre a misurare il contenuto di umidità di equilibrio durante il processo di essiccazione, possono essere uno strumento valido per determinare quando un carico (carica) del forno è pronto per essere estratto o per assistere in caso di cambiamenti in tempo reale durante il processo di essiccazione.

Questi sistemi, tuttavia, non sono strumenti completi per il controllo della qualità della raccolta di dati sull'umidità. In definitiva, l'obiettivo immediato di un sistema di misurazione dell'umidità in forno è quello di aiutare gli operatori a determinare quando il legname di una determinata carica ha raggiunto il suo intervallo di umidità target, non quello di eseguire un'analisi completa dell'essiccazione in forno o della qualità dell'umidità.

D'altro canto, Sistemi di misurazione dell'umidità in linea nell'impianto di lavorazione o nella piallatrice è possibile misurare tutto il legname essiccato nella fase iniziale del processo e sono nella posizione ideale per raccogliere importanti parametri di umidità relativi al processo di essiccazione a monte.

I dati raccolti da questi sistemi possono fornire dati sull'umidità davvero completi, carica per carica o per ogni ciclo di produzione, per aiutare a perfezionare il processo di essiccazione in forno.

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Sistemi di misurazione dell'umidità in linea (in processo): ottenere una visione d'insieme con dati completi

Grazie a un sistema di misurazione dell'umidità in linea, ogni singola tavola nella catena di produzione può contribuire alla valutazione della qualità dell'umidità.

Con un campione di dimensioni che comprenda tutto il legname proveniente da tutti i tuoi forni, dovresti essere in grado di determinare almeno due indicatori principali delle prestazioni del processo del tuo forno: una deviazione standard (definita in senso lato come la variabilità del contenuto di umidità per carica) e una percentuale di legname inaccettabilmente umido e secco.

1. Deviazione standard

La deviazione standard, sia visivamente che numericamente, dimostra la varianza delle prestazioni di un forno carica per carica. Considerando la tradizionale rappresentazione della deviazione standard con la curva a campana, minore è l'intervallo tra il contenuto di umidità target e i risultati effettivi post-forno, migliori sono le prestazioni del forno e, di conseguenza, migliore è la qualità prodotta per ciascun forno e carica.

Ovviamente, ci sarà sempre del legname che non rientra nell'intervallo target, ma una configurazione ottimizzata del forno dovrebbe ridurre significativamente il numero di piedi tavola che non raggiungono il contenuto di umidità target.

La deviazione standard diventa statisticamente significativa quando è possibile esaminare una cronologia dei dati, sia forno per forno che carica per carica. Se un forno specifico mostra regolarmente una deviazione standard più elevata rispetto ad altri, potrebbe indicare un problema di manutenzione o persino un problema dell'operatore che può essere risolto tramite ulteriore formazione.

Tracciare la deviazione standard di diverse specie o persino di specifici fornitori di legname verde può consentire di ottimizzare le impostazioni iniziali del forno per ogni carica. In parole povere, la deviazione standard può aiutare a orientarsi nella giusta direzione quando ci si chiede perché i dati siano così come sono.

Il monitoraggio della deviazione standard è un buon indicatore di potenziali variazioni di essiccazione che potrebbero migliorare le prestazioni del forno. Una modifica meccanica (ad esempio, invertendo più frequentemente il flusso d'aria) o una modifica procedurale (ad esempio, modificando il programma di ventilazione) potrebbe essere sufficiente per migliorare la deviazione standard di un particolare forno e per prevenire un'eccessiva essiccazione o un'eccessiva umidità del legname.

Se si ha un obiettivo di contenuto di umidità molto specifico, potrebbero essere importanti anche altre pratiche, come le procedure di accatastamento o la variazione del programma per diverse specie. Ma, in generale, più bassa è la deviazione standard, migliore è il processo.

È opportuno notare che l'utilizzo della deviazione standard negli standard di controllo qualità tradizionali può presentare delle potenziali limitazioni.

Uno studio condotto da Wagner Meters nel 2007 ha dimostrato che la deviazione standard e la deviazione media si sono rivelate inaffidabili per determinare i target ottimali di essiccazione in forno per la classificazione del legno tenero. In breve, una lettura simile del contenuto di umidità medio (MC) tra cariche separate non indica sempre lo stesso valore del legname.

Questa osservazione ha portato a un processo a sei sigma che Wagner Meters chiama "analisi statistica lognormale". Sebbene questa applicazione non sia stata ampiamente testata per le applicazioni su legno duro, potrebbe meritare ulteriori approfondimenti per i dati che non rientrano nella norma prevista.

2. Legname “bagnato”

Il legname che supera il contenuto di umidità massimo accettabile sarà ovviamente problematico. I costi in termini di tempo di essiccazione e rilavorazione in forno creano un difficile equilibrio se confrontato con la perdita di fatturato dovuta a perdita di qualità, problemi di selezione o muffa e reclami per riclassificazione.

La risposta ovvia è aumentare il tempo di essiccazione nel forno se questo numero è costantemente elevato. Ma il rischio di un'essiccazione eccessiva rappresenta una sfida altrettanto impegnativa per la produzione del prodotto finale.

L'evidente correlazione tra contenuto di umidità e recupero del grado rappresenta probabilmente il caso più convincente possibile a sostegno della necessità di un sistema di misurazione dell'umidità in linea.

Con un campione di dimensioni maggiori e con gli strumenti di valutazione e reporting adeguati integrati in un sistema in linea, le prestazioni del forno possono essere analizzate e corrette per trovare quel "punto ottimale", ovvero le condizioni di essiccazione ideali che si ottengono con prestazioni del forno ottimizzate.

Sviluppo dei dati

Esistono diversi sistemi di misurazione dell'umidità in linea e pochissime segherie o aziende di lavorazione di prodotti derivati ​​dal legno ne sono sprovviste. L'integrazione di componenti specifici è ovviamente importante, ma la vera chiave del successo risiede nell'utilizzare al meglio i dati raccolti per ottenere informazioni concrete sulle prestazioni di essiccazione del forno.

Ottimizzare significa garantire che il ciclo delle informazioni proceda senza intoppi. Ed è qui che gli operatori di forno o lo specialista della raccolta dati diventano cruciali.

Per trasformare la raccolta dati in informazioni pratiche, è necessario porsi una serie di domande:

1. Stiamo sfruttando al massimo la misurazione dell'umidità?

Il vostro sistema di misurazione dell'umidità in linea è in funzione continua per massimizzare la raccolta dati? Il vostro sistema è automatizzato per registrare i dati raccolti? Statisticamente, un monitoraggio significativo dipende dal volume di dati raccolti, nonché dalla coerenza del punto di processo in cui vengono raccolti.

Quanti più dati hai da valutare, tanto maggiori saranno le informazioni sulle tue operazioni di essiccazione in forno.

2. Chi è responsabile della raccolta e della valutazione dei dati?

In alcuni stabilimenti, i livelli di umidità sono monitorati dai selezionatori; in altri, dal Controllo Qualità (QC); in altri ancora, dagli operatori dei forni. Una volta raccolti i dati, è necessario anche poterli ordinare per categorie pertinenti, come un forno specifico, dimensioni e/o specie, data di caricamento del forno, ecc.

Sul mercato sono disponibili diversi strumenti di valutazione e reporting che offrono un'ampia gamma di opzioni di reporting, ma in ultima analisi i report devono essere utilizzati anche per guidare e ottimizzare il processo di essiccazione in forno.

3. Come vengono implementate le modifiche?

Come in qualsiasi grande azienda di produzione, la comunicazione dei risultati deve essere chiara per produrre cambiamenti efficaci e produttivi. Idealmente, ci saranno diverse persone formate nell'utilizzo del sistema di misurazione dell'umidità in linea, in modo che la valutazione, la configurazione dei parametri e le modifiche all'allestimento del forno possano essere gestite in modo tempestivo e accurato in risposta ai report sui dati.

Utilizzo dei dati

L'obiettivo finale dell'archiviazione e dell'analisi dei dati sulle prestazioni del forno non è solo quello di massimizzare i tempi di carica o risolvere i problemi di manutenzione del forno, ma di poter vedere ogni fase del processo di essiccazione raggiungere le percentuali di qualità del legname ottimali possibili.

In particolare per le segherie che non utilizzano un processo di riessiccazione per il legname troppo umido, trovare il punto di regolazione ottimale per il processo di essiccazione può tradursi in risparmi ancora maggiori nel valore della qualità del legname.

I sistemi di misurazione dell'umidità in linea offrono anche altre funzionalità molto pratiche per le operazioni di segheria. Ad esempio, il sistema di misurazione dell'umidità in linea Omega di Wagner Meters offre fino a quattro limiti di umidità programmabili che possono attivare sistemi di marcatura a spruzzo per marcare in modo rapido e preciso il legname che non soddisfa le specifiche di contenuto di umidità.

Questo legname può essere facilmente identificato e girato per essere nuovamente essiccato o macinato, se necessario.

I sistemi in linea offrono anche registrazioni di configurazione e calibrazione per diversi prodotti in legno, che possono essere facilmente implementate tramite un PC o un desktop e producono report di lotti, impostazioni del forno a colpo d'occhio, allarmi sui limiti del contenuto di umidità e molto altro.

Quando viene raccolta una cronologia di dati specifici per un forno particolare, è anche possibile utilizzare i dati per creare una rappresentazione 3D o una "mappa a colori" del contenuto di umidità di un forno per aiutare a identificare i forni con potenziali problemi di manutenzione o di prestazioni.

È un dato di fatto che non esistono regole fisse per garantire che ogni carica risponda in modo identico alle stesse condizioni, ma con un numero significativo di dati registrati, è possibile mappare le tendenze per intervenire su problemi o variabili specifici in modo più rapido e reattivo.

Anche se queste informazioni comportassero solo una riduzione del numero di arresti per controlli manuali nel forno, il risparmio sui costi del consumo energetico sarebbe significativo.

In situazioni specifiche del forno, i dati di un sistema di misurazione dell'umidità in linea possono anche avere un'applicazione pratica per il funzionamento del forno. Per un'acciaieria che utilizza abitualmente cariche con specie miste o legname di dimensioni miste, un quadro accurato delle prestazioni del forno può influire sulla programmazione o sui processi del forno per ogni singola carica.

Ottimizzazione sul pavimento del mulino

Il processo di essiccazione del legname è, senza dubbio, tanto un'arte quanto un esercizio di monitoraggio dei dati. La miriade di modi in cui i dati sull'umidità possono essere applicati rende strumenti di valutazione e reporting adeguati un must per qualsiasi azienda che desideri ottimizzare le prestazioni del forno e migliorare al contempo la qualità del prodotto.

Con un robusto e integrato sistema di misurazione dell'umidità in linea, i risultati dell'essiccazione in forno e la qualità del prodotto consegnato agli utenti finali possono essere un'opera d'arte.

Ron Smith

In qualità di Responsabile Vendite di Wagner Meters, Ron vanta oltre 35 anni di esperienza nella strumentazione e nei sistemi di misura in diversi settori. In precedenti incarichi, ha ricoperto il ruolo di Responsabile Vendite Regionale, Responsabile Prodotti e Progetti e Responsabile Vendite per aziende produttrici di strumentazione di misura.

Ultimo aggiornamento l'12 marzo 2025