Capacità di una linea di verniciatura a polvere — quanti pezzi all'ora?
La capacità oraria di una linea di verniciatura a polvere non si sceglie da un catalogo: si calcola a partire dalla velocità del convogliatore, dal passo dei ganci e dal numero di pezzi per gancio. La formula, tre esempi svolti per tre taglie di pezzo, il tetto imposto dalla lunghezza del forno e il punto in cui compare davvero il collo di bottiglia.
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La capacità oraria di una linea di verniciatura a polvere non è un dato che si prende da un catalogo: si calcola a partire da tre valori: velocità del convogliatore, passo dei ganci e numero di pezzi appesi a ciascun gancio. La formula è:
Pezzi/ora = (velocità del convogliatore × 60) ÷ passo dei ganci × pezzi per gancio
I nostri convogliatori sono costruiti per lavorare tra 1 e 6 m/min. A 3 m/min, con un passo di 0,5 m e 4 pezzi per gancio, la linea porta 360 ganci all'ora e consegna 1.440 pezzi/ora. Mettete sulla stessa linea un pezzo più grande, tale che ne entri uno solo per gancio, e alla stessa velocità la capacità scende a 360 pezzi/ora. La linea non è cambiata: è cambiato il pezzo.
Per questo l'unica risposta onesta alla domanda «quanti pezzi all'ora fa la vostra linea?» è «diteci qual è il vostro pezzo».
La formula della capacità e la tabella velocità–passo
La prima metà della formula è la capacità di trasporto della linea ed è indipendente dal pezzo: quanti ganci passano in un'ora?
| Velocità convogliatore | Passo dei ganci | Ganci/ora | 1 pezzo/gancio | 4 pezzi/gancio | 12 pezzi/gancio |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 m/min | 0,4 m | 150 | 150 | 600 | 1.800 |
| 2 m/min | 0,4 m | 300 | 300 | 1.200 | 3.600 |
| 2 m/min | 0,3 m | 400 | 400 | 1.600 | 4.800 |
| 3 m/min | 0,5 m | 360 | 360 | 1.440 | 4.320 |
| 4 m/min | 0,5 m | 480 | 480 | 1.920 | 5.760 |
| 4 m/min | 0,8 m | 300 | 300 | 1.200 | 3.600 |
| 5 m/min | 0,6 m | 500 | 500 | 2.000 | 6.000 |
| 6 m/min | 0,6 m | 600 | 600 | 2.400 | 7.200 |
La prima lezione di quella tabella: accorciare il passo dei ganci fa lo stesso lavoro di aumentare la velocità — e lo fa senza allungare il forno. Passare da 0,5 m a 0,3 m alza la capacità del 66%. Il limite è che ogni pezzo deve comunque ricevere campo elettrostatico sufficiente senza essere schermato dal vicino: se si infittiscono troppo i ganci, l'uniformità di applicazione in cabina di verniciatura crolla.
Tre esempi svolti per tre taglie di pezzo
La stessa linea dà tre numeri diversi su tre lavori diversi. Tutti e tre sono scenari di impianti reali:
| Scenario | Pezzo | Passo dei ganci | Pezzi/gancio | Velocità | Ganci/ora | Capacità |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Pezzo piccolo | Cerniera, staffa, raccordo (150 mm) | 0,3 m | 12 | 2 m/min | 400 | 4.800 pezzi/ora |
| Pezzo medio | Pannello in lamiera, ripiano, carter (600 mm) | 0,5 m | 4 | 3 m/min | 360 | 1.440 pezzi/ora |
| Pezzo grande | Anta di porta, telaio (1.500 mm) | 0,8 m | 2 | 4 m/min | 300 | 600 pezzi/ora |
Notate che cosa dice quella tabella: lo scenario che produce la capacità più alta lavora con il convogliatore più lento. Su una linea di pezzi piccoli la capacità viene dalla densità di appensione, non dalla velocità. Su una linea di pezzi grandi potete aprire la velocità al massimo e il passo dei ganci vi tira comunque in basso.
Quelle tre righe spiegano anche l'errore più comune nella scelta della linea: il compratore legge «5.000 pezzi/ora», acquista una linea per un pezzo di taglia media e si ritrova a 1.400. Il dato non era sbagliato: è il pezzo a essere diverso.
Da dove viene l'intervallo 500–5.000 pezzi/ora delle linee a tunnel?
Entrambi gli estremi dell'intervallo 500–5.000 pezzi/ora che indichiamo per le nostre linee a tunnel sono nella tabella qui sopra. L'estremo basso è lo scenario del pezzo grande: passo dei ganci ampio, uno o due pezzi per gancio. L'estremo alto è lo scenario del pezzo piccolo: passo stretto, dieci o dodici pezzi per gancio. Stessa linea meccanica, stesso convogliatore, stesso forno.
L'intervallo descrive quindi lo spettro dei pezzi, non la potenza della linea. Dove cade il vostro numero all'interno di quell'intervallo lo decidono la taglia del pezzo e lo schema di appensione. Come si dispone la linea e quanta superficie richiede è una questione a parte: superficie e layout dell'impianto.
Come il tempo di forno pone un tetto alla capacità?
Finora abbiamo calcolato la capacità di trasporto della linea. Ora arriva la parte che fissa il tetto. La polvere non polimerizza per temperatura, ma per temperatura × tempo. Il pezzo deve restare nel forno di polimerizzazione tutto il tempo necessario, mentre il convogliatore continua a scorrere. Il risultato è un prodotto semplice:
Lunghezza della zona calda del forno = tempo di polimerizzazione × velocità del convogliatore
| Velocità convogliatore | Polimerizzazione 10 min | Polimerizzazione 15 min | Polimerizzazione 20 min |
|---|---|---|---|
| 1 m/min | 10 m | 15 m | 20 m |
| 2 m/min | 20 m | 30 m | 40 m |
| 3 m/min | 30 m | 45 m | 60 m |
| 4 m/min | 40 m | 60 m | 80 m |
| 6 m/min | 60 m | 90 m | 120 m |
Questa tabella contiene il dato più costoso di tutto il calcolo: raddoppiare la velocità significa raddoppiare il forno. E il forno è la sezione più lunga, più isolata e più energivora della linea. Per questo facciamo crescere la capacità con la densità di appensione prima che con la velocità: stringere il passo non allunga il forno.
Il tempo di polimerizzazione viene dalla scheda tecnica della polvere e si allunga con lo spessore di parete del pezzo. Una fusione spessa impiega più tempo di una lamiera sottile per arrivare alla temperatura del metallo, e il tempo indicato sulla scheda non è «tempo nel forno» ma «tempo dopo che il pezzo ha raggiunto la temperatura». Sulle linee che lavorano pezzi pesanti, il margine di riscaldamento va aggiunto anche alla lunghezza del forno.
Conviene tenere il forno corto e andare più piano?
Di solito sì. Con un budget limitato, un forno da 30 m con convogliatore a 3 m/min costa molto meno di un forno da 60 m con convogliatore a 6 m/min, e la capacità si recupera con la densità di appensione. Lo svantaggio: se in futuro il vostro pezzo cresce, dovrete allargare il passo dei ganci e la capacità scende in modo diretto. Per questo consigliamo di dimensionare il forno non sul pezzo di oggi, ma sul vostro pezzo più grande tra tre anni.
Dove compare il collo di bottiglia: pretrattamento, forno o cabina?
La capacità di una linea è la capacità della sua stazione più lenta. I candidati sono quattro e ciascuno mostra un sintomo diverso:
| Stazione | Che cosa la limita | Sintomo quando si alza la velocità |
|---|---|---|
| Pretrattamento | Tempo di contatto chimico; numero di stadi (3–7) e lunghezza delle vasche | Residui d'olio, perdita di adesione, corrosione precoce |
| Cabina di verniciatura | Numero di pistole (2–12), velocità dell'aria interna 0,5–0,8 m/s | Film sottile, zone non ricoperte, calo del recupero |
| Forno | Tempo di polimerizzazione × velocità = lunghezza | Polimerizzazione incompleta; prova dell'unghia o del solvente non superata |
| Carico / scarico | Numero di operatori e tempo per appendere un pezzo | Ganci vuoti; è la linea stessa a rallentare |
Nella pratica l'ordine dei colli di bottiglia è di solito: prima il pretrattamento, poi il forno, la cabina per ultima. L'aspetto insidioso di un collo di bottiglia nel pretrattamento è che il risultato non si vede in giornata: la vernice tiene, il pezzo viene spedito e il problema emerge sul campo tre mesi dopo. Quanti stadi servano dipende dal substrato e dalla durata prevista all'aperto: quanti stadi di pretrattamento.
La cabina di verniciatura è raramente il vero collo di bottiglia, perché il numero di pistole è l'unica voce che si può aumentare in seguito. Il forno non si può allungare dopo — il che significa che la decisione sulla capacità è, in pratica, la decisione sul forno.
Posso aumentare la capacità dopo l'installazione della linea?
In parte. Si possono aumentare: numero di pistole, densità di appensione, un secondo turno, il personale di carico. L'unica cosa che non si può cambiare è la lunghezza della zona calda del forno: ampliarla significa ricostruire il forno. La sequenza completa di installazione, passo per passo, è nella nostra guida all'installazione di un impianto di verniciatura a polvere.
Perché il calcolo è diverso su una linea per profili in alluminio?
Con il profilo in alluminio la capacità non si misura in pezzi/ora, perché il pezzo come tale non esiste: ci sono profili lunghi da 3 a 7 m. L'unità è metri/ora o m²/ora, e il calcolo cambia in due punti.
Primo, lo schema di appensione. Il profilo si appende in verticale, quindi è l'altezza della linea a fissare la capacità; quanti profili stiano affiancati su un gancio dipende dalla sezione del profilo e dal fatto che il campo elettrostatico riesca a passare tra di essi. A parità di velocità del convogliatore, una sezione sottile moltiplica di parecchie volte i pezzi per gancio.
Secondo, il cambio colore. La lavorazione dei profili è per natura a piccoli lotti e multicolore. Sulle nostre linee a U per alluminio completiamo un cambio colore in meno di 20 minuti; quel dato dipende dalla geometria della cabina e dalla rapidità con cui si può pulire il sistema di recupero.
Questa seconda voce entra direttamente nel calcolo della capacità. Se fate sei cambi colore in un turno di otto ore, un cambio da 20 minuti vi costa 2 ore: il tempo di lavoro effettivo scende al 75%. Lo stesso lavoro con un cambio da 45 minuti costerebbe 4,5 ore, metà turno. Su una linea per profili, a determinare la capacità non è di norma la velocità del convogliatore ma il tempo di cambio colore.
Quali informazioni servono per calcolare la capacità?
Per un preventivo bastano quattro dati:
- Le tre dimensioni e il peso del vostro pezzo più grande (fissano passo dei ganci e carico del convogliatore),
- La vostra quantità obiettivo giornaliera o mensile, insieme al numero di turni che farete,
- Il substrato — lamiera, fusione, alluminio, zincato (fissa il numero di stadi di pretrattamento),
- Varietà di colori e dimensione dei lotti (fissa la perdita per cambio colore).
Da questi quattro dati risaliamo a velocità del convogliatore, passo dei ganci, lunghezza del forno e numero di pistole in cabina, e costruiamo di conseguenza la linea a tunnel.
In sintesi
La capacità non è una caratteristica di prodotto, è il risultato di un calcolo. Velocità del convogliatore e passo dei ganci danno la capacità di trasporto; la lunghezza del forno le pone un tetto; la più lenta tra le stazioni di pretrattamento, cabina e carico stabilisce il numero che otterrete davvero. L'intervallo 500–5.000 pezzi/ora non è altro che i due estremi di quel calcolo.
Inviateci le dimensioni del vostro pezzo più grande e la quantità obiettivo giornaliera: calcoleremo velocità di linea, schema di appensione e lunghezza del forno, e vi faremo un'offerta.