Extrusão de mangueiras com a tecnologia de vácuo a seco

Nordenham, Germany A produção de cabos submarinos é a principal competência da Norddeutsche Seekabelwerke, que pertence à General Cable. A camada de isolamento e a cobertura de gel em volta dos cabos são de polietileno (PE). Estes revestimentos de PE são aplicados diretamente nos cabos por extrusão de mangueiras. A tecnologia de vácuo de garras secas Mink é implementada neste processo e apenas as bombas de vácuo de garras Mink MV, de demanda controlada, são usadas para manter de forma confiável o nível de vácuo desejado durante todo o processo de produção, contribuindo de forma significativa para a alta qualidade do produto.
Fig. 1: as unidades da Norddeutsche Seekabelwerke (NSW) estão localizadas nas margens do rio Weser em Nordenham. Fonte: Norddeutsche Seekabelwerke. Source: Busch Dienste GmbH
Fig. 1: as unidades da Norddeutsche Seekabelwerke (NSW) estão localizadas nas margens do rio Weser em Nordenham. Fonte: Norddeutsche Seekabelwerke. Source: Busch Dienste GmbH

A Norddeutsche Seekabelwerke (NSW) foi fundada em 1899. O primeiro cabo submarino com um comprimento de 7.993 quilômetros foi instalado em 1904. A NSW é totalmente controlada pela General Cable Corporation desde 2007, sendo o centro de competência para cabos submarinos dentro deste grupo internacional de empresas em sua sede original em Nordenham/Weser (Fig. 1). Com o seu próprio cais e navios para instalação dos cabos, os cabos submarinos podem ser "enrolados" da fábrica diretamente para os navios, levados até à área de operação e então instalados. Atualmente, a NSW produz cabos submarinos com um comprimento de até 10.000 quilômetros. O principal produto da NSW são cabos submarinos de média e alta voltagem. A gama vai desde cabos transatlânticos até cabeamento de parques eólicos costeiros, ligação de ilhas à terra e cabos instalados ao longo de lagos ou rios. Os cabos para telecomunicações ou ópticos, bem como os cabos de cobre para bobinas de motor, também fazem parte da linha de produtos.

Atualmente, a NSW utiliza três extrusoras de rosca única para a extrusão de mangueiras, que operam com uma rosca com diâmetro de 45 a 150 milímetros. Elas são usadas principalmente para fabricar produtos intermediários, ou seja, cabos individuais que são mais tarde processados junto com outros cabos para formar um cabo submarino. Dependendo do produto (Fig. 2), são aplicados simultaneamente três revestimentos de PE diferentes em volta de um fio de cobre, utilizando um molde. A primeira camada é um revestimento fino de PE que uniformiza a superfície do fio de cobre. A verdadeira camada de isolamento é feita de um plástico de PE diferente. Como proteção mecânica, uma camada de plástico de PE adicional é extrudada no condutor de cobre, atuando como um terceiro revestimento. Durante este processo, o vácuo é aplicado de forma permanente, diretamente no molde na cavidade entre o fio e o revestimento. Isso garante que as três camadas sejam aderidas diretamente ao fio ou umas às outras sem inclusões de ar.
 


Fig. 2: cabos de energia submarinos em duas versões diferentes com revestimentos de PE. Fonte: Busch Dienste GmbH

No passado, a NSW utilizava bombas de vácuo de anel líquido nas extrusoras, o que se mostrou ser extremamente instável e com grande demanda de manutenção. Estas bombas de vácuo tinham, cada uma, um motor de 7,5 kW para acionamento, e não podiam ser ajustadas. Só era possível definir o nível de vácuo manualmente através de uma válvula de ar falso. A água usada para operar as bombas de vácuo causava problemas. Foi instalado um tanque no circuito de água para manter a quantidade de água no nível mais elevado possível. Conforme os materiais derretidos eram extrudidos a temperaturas entre os 200 e 210 graus Celsius, a água chegava até quase 100 graus Celsius em alguns casos. Foi instalado um tanque maior e a quantidade de água foi aumentada, mas isso não ajudou a resolver o problema de fato. O nível de vácuo possível utilizando bombas de vácuo de anel líquido está diretamente relacionado à temperatura da água. A pressão final mais baixa é alcançada a temperaturas de, aproximadamente, 15 graus Celsius. Temperaturas mais altas têm um impacto negativo na pressão final. Um outro problema era o fato de a água precisar ser trocada, pois havia acúmulos de monômeros e partículas nela. Eles tinham um efeito agressivo tanto nas bombas de vácuo, como no material de todo o circuito de água, o que significava que as peças tinham de ser constantemente substituídas. As falhas da bomba de vácuo também causavam tempos de inatividade no processo de extrusão.

Duas bombas de vácuo de garras Mink MV 0080 C (Fig. 3) estão agora instaladas em cada uma das três extrusoras. A NSW optou por esta tecnologia de vácuo, porque ela já tinha sido utilizada durante muitos anos na alimentação de material pneumático para as extrusoras com resultados positivos. As bombas de vácuo de garras Mink são utilizadas neste processo para gerar o vácuo para o transporte por sucção do granulado. Isso demonstrou como as bombas de vácuo Mink são econômicas e confiáveis. Os tamanhos da Mink MV que são agora utilizados para a extrusão de mangueiras funcionam de forma totalmente redundante e são controlados para operarem alternadamente. Devido ao comprimento dos cabos produzidos, um processo de extrusão pode demorar até uma semana. Isso significa que durante este tempo o vácuo é permanentemente mantido e a pressão final predefinida é mantida com precisão. As fugas durante a alimentação dos fios no molde de extrusão podem provocar vazamentos de ar em quantidades maiores ou menores. O acionamento das bombas de vácuo Mink MV controlado por frequência garante que o ponto definido seja mantido ao alterar a velocidade. O controle manual deixa de ser necessário. Cada bomba de vácuo é precedida por um separador que garante que nenhuma partícula de plástico entre nas bombas de vácuo. A potência de acionamento das bombas de vácuo Mink MV é de 2,1 quilowatt cada, o que é consideravelmente menor do que a das bombas de vácuo de anel líquido anteriormente utilizadas, com 7,5 quilowatt.
 


Fig. 3: bomba de vácuo de garras Mink MV com controlador de frequência integrado para controle conforme a demanda da pressão final e da velocidade de bombeamento. Fonte: Busch Dienste GmbH

A decisão de instalar as novas bombas de vácuo Mink MV, em maio de 2017, provou ser a decisão certa. As seis bombas de vácuo de garras Mink MV operam sem problemas e de forma eficiente. A manutenção limita-se ao esvaziamento e limpeza dos separadores a montante e a uma troca anual do óleo das engrenagens nas bombas de vácuo.


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