Suprimento de vácuo central garante economias de energia de 50% na produção de pás de rotores

Maulburg, Germany A Groß-Rotorblattfertigung GmbH conseguiu economias de energia de no mínimo 50% para o suprimento de vácuo para a produção de pás de rotor graças ao uso de um novo sistema de vácuo centralizado. A fábrica, que pertence ao ENERCON Group, também conseguiu evitar emissões de calor e ruídos no hall de produção ao centralizar a geração de vácuo para infusão de resina. O suprimento de vácuo, que foi projetado e implemetnado pelo Dr. Ing. K. Busch GmbH, é abrigado em uma sala separada e oferece vácuo para toda a Groß-Rotorblattfertigung.
Fig. 1: Fabricação de pás de rotores da Groß-Rotorblattfertigung GmbH
Fig. 1: Fabricação de pás de rotores da Groß-Rotorblattfertigung GmbH

A ENERCON fabrica pás de rotores para turbinas eólicas na unidade onde funcionava uma fundição de aço em Magdeburg-Rothensee desde 2001. Hoje, há seis empresas diferentes do ENERCON Group situadas lá com um total de 2.500 funcionários que cuidam de componentes de construção para turbinas eólicas. A Groß-Rotorblattfertigung produz diferentes tipos de pás de rotores com comprimentos de até 45 metros em uma operação de três turnos. Os componentes individuais são produzidos usando um processo de infusão de vácuo e são montados posteriormente. Diferentes camadas de fibra de vidro e de outros materiais são inseridas manualmente em uma construção tipo sanduíche. Elas são cobertas com uma película plástica que é aplicada de forma a criar uma vedação impermeável ao longo das extremidades da forma. Por razões de segurança, uma segunda película é colocada sobre ela, que também é aplicada de maneira a criar uma vedação impermeável. Isso visa evitar efeitos negativos no processo ou na qualidade do componente a ser fabricado, devido aos vazamentos que podem ocorrer. Posteriormente, vácuo é aplicado para remover/extrair o ar que fica entre a forma e as películas plásticas. Após testar os vazamentos, começa a infusão de resina no componente. Devido ao vácuo, a resina flui para todas as áreas e espaços no componente e o satura completamente. Após a resina ser temperada e solidificada, a forma pode ser aerada de volta para a pressão atmosférica e o componente pode ser removido.

Anteriormente, eram usadas unidades de vácuo descentralizadas com bombas de vácuo de palheta rotativa lubrificadas a óleo. Essas bombas às vezes eram instaladas permanentemente ou usadas como unidades móveis de diferentes formas. Elas forneciam vácuo às formas individuais usando tubos. No geral, 36 bombas a vácuo de palheta rotativa foram usadas para evacuar formas e infundir os componentes, algo que era realizado em uma operação contínua de três turnos na Groß-Rotorblattfertigung. O vácuo era controlado manualmente usando válvulas.


Fig. 2: Suprimento de vácuo central com bombas de vácuo de parafuso COBRA NX como módulos de vácuo individuais

Thomas Giesecke foi responsável pelo departamento de planejamento de processos e buscava uma solução tecnicamente otimizada em 2016. As desvantagens do suprimento de vácuo existente ocorriam porque o calor residual das bombas de vácuo de palheta rotativa era emitido diretamente no hall de produção. A emissão de ruídos no local de trabalho também era bastante alta devido ao número de bombas de vácuo. Além disso, Thomas Giesecke buscava um suprimento de vácuo que funcionasse sem óleo como um fluido operacional, porque os óleos ou vapores de óleo têm um efeito de separação na fibra de vidro e nos materiais de núcleo e podem, dessa forma, afetar o processo de produção. Ele também buscava um certo nível de vácuo disponível continuamente que tornasse a regulação manual desnecessária e o processo estável, seguro e transparente. Após analisar com exatidão o estado atual, os especialistas em vácuo do Dr. Ing. K. Bush GmbH projetaram um sistema de suprimento de vácuo composto de módulos secos e individuais de vácuo de bomba de vácuo de parafuso COBRA NX. O sistema foi fabricado de maneira que suas dimensões se encaixam em uma sala de engenharia separada já existente. A cabine de controle com o sistema de controle também fica nessa sala.

O sistema é instalado de forma que quatro bombas de vácuo de parafuso estão conectadas a uma rede em anel que funciona em todo o hall da Groß-Rotorblattfertigung. O nível de vácuo previsto nessa linha é mantido de forma precisa e contínua. Isso é usado para rápida evacuação inicial das formas. Duas outras bombas de vácuo COBRA NX são conectadas a uma segunda rede em anel que é independente da primeira. Após a evacuação inicial, esse circuito de vácuo serve para infundir resina nos componentes de pá de rotor com o mesmo nível de vácuo.

Juntamente com Thomas Giesecke e sua equipe, Marcus Kempf como programador e Dirk Sztuck como coordenador, os especialistas de vácuo da Busch otimizaram o suprimento de vácuo para que os chamados painéis de controle de vácuo sejam interpostos entre as formas individuais e ambos os circuitos de vácuo. Lá dentro, há válvulas que alternam automaticamente de um circuito de vácuo para outro quando a evacuação é finalizada e a infusão de resina começa. A solução de dois circuitos e a tecnologia de controle inteligente de vácuo, dentro dos painéis de controle de vácuo diretamente nas formas de pá de rotor, possibilitam a implementação confiável e segura do processo de infusão de resina. Esse sistema de controle também possibilita que todos os dados de processo sejam registrados e salvos.


Fig. 3: Visão transversal da bomba de vácuo de parafuso COBRA NX

O nível de vácuo exigido varia amplamente porque os processos em todas as formas conectadas são realizados em diferentes momentos. O sistema de controle baseado em demanda reconhece continuamente a rotação de bombeamento necessária e liga e desliga adequadamente os módulos de vácuo em sequência. Uma das bombas de vácuo de parafuso COBRA NX é controlada por frequência. Ela normalmente é a primeira a entrar em operação. Depois de alcançar operação máxima, a próxima bomba de vácuo é ligada e a bomba de vácuo controlada por frequência reduz sua capacidade, caso seja necessário. Se os requisitos de rotação de bombeamento aumentarem, outras bombas de vácuo são ligadas automaticamente. Esse sistema funciona de forma renovável. Isso significa que o sistema de controle leva em conta as horas de operação de cada bomba de vácuo individual e as coloca em operação alternadamente para que todas as bombas tenham o mesmo número de horas de serviço.

Uma vez que o sistema de vácuo centralizado é instalado em uma sala separada, não há mais efeitos adversos no local de trabalho devido a emissões de calor ou ruídos.

O sistema de vácuo da Busch está em operação desde novembro de 2016 e Thomas Giesecke e sua equipe estão extremamente satisfeitos, já que todos os requisitos para o novo suprimento de vácuo foram totalmente atendidos. Surgiu outro efeito positivo, que era inesperado no início do planejamento: a eficiência de energia também subiu consideravelmente. Thomas Giesecke confirma que foi possível no mínimo 50% de economia de energia com o novo sistema de vácuo. Isso se torna aparente quando se leva em conta o número total de 36 bombas de vácuo de palheta rotativa que anteriormente estavam em operação, ao contrário das seis bombas de vácuo de parafuso COBRA NX no novo sistema. Uma sétima COBRA NX serve apenas como uma bomba de vácuo reserva. As formas para os componentes de pá de rotor menores ainda são evacuadas com bombas de vácuo de palheta rotativa existentes. Mas, agora, elas serão gradualmente conectadas ao novo sistema, que já foi projetado para isso em termos de capacidade.

Reduzir o número de geradores de vácuo não é o único aspecto que possibilitou uma redução drástica no consumo de energia: o controle baseado em demanda também desempenhou um papel importante. Anteriormente, as bombas de vácuo operavam 24 horas por dia. Agora, cada bomba de vácuo de parafuso individual possui tempos de operação significativamente menores.

Isso, por sua vez, reduz a manutenção necessária, que já é significativamente inferior para bombas de vácuo de parafuso do que para bombas de vácuo de palheta rotativa, minimizando os custos de manutenção. A manutenção pode ser realizada durante a operação ao desconectar as bombas de vácuo COBRA NX e operar a bomba de vácuo reserva em seus lugares.

A Groß-Rotorblattfertigung já assinou um contrato de manutenção completo com a Busch. Ele garante que a Busch cuidará de todo o trabalho de manutenção por um valor anual fixo e assume toda a responsabilidade pela prontidão operacional e funcionamento do suprimento de vácuo.


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