Alta eficiência económica graças à escolha certa da tecnologia de vácuo

Escolher a tecnologia de vácuo certa pode permitir grandes economias de custos em muitas áreas do processamento de plásticos. A Röchling Automotive Germany SE & Co. KG realizou uma revisão crítica do fornecimento de vácuo existente usado na sua fábrica de Wolfsburgo para segurar peças em sistemas de laminação e colaborou com a Dr.-Ing. K. Busch GmbH para encontrar uma nova solução que alcançará economias que representarão bem mais de dez vezes o custo do investimento.
Fig. 1: Sistema de laminação com quatro suportes de moldes para a produção de peças para painéis de portas interiores para a indústria automóvel. As peças moldadas, feitas a partir de fibras naturais de polipropileno, são fixadas através de sucção na parte superior, enquanto que os revestimentos em tecido são posicionados no fundo, revestidos com uma camada de espuma e adesivo

O vácuo é usado de muitas maneiras no processamento e tratamento de plásticos. Muitas vezes, vale a pena que uma empresa analise atentamente os seus processos e a tecnologia de vácuo. Em muitos casos, ambos podem ser otimizados em termos de eficiência económica e fiabilidade. Karsten Pavenstädt, diretor de manutenção e reparações da fábrica de Wolfsburgo, pretendia otimizar o fornecimento de vácuo existente para dois sistemas de laminação e conseguiu reduzir consideravelmente os custos implementando uma solução simples.

Esta fábrica da Röchling produz painéis de portas interiores para automóveis. Dois sistemas de laminação na fábrica aplicam uma superfície decorativa para peças de suporte. Para conseguir isto, as peças de suporte pré-fabricadas são colocadas a partir de baixo nos suportes dos sistemas de laminação e fixadas no lugar usando vácuo (Fig. 1). A cobertura, tanto de tecido como de imitação de couro, é colocada nos contramoldes. Nesta altura, já uma camada de espuma e adesivo foi aplicada aos moldes decorativos. As peças são aquecidas nos sistemas de laminação e, em seguida, pressionadas em conjunto durante alguns segundos para que a parte moldada e o revestimento se unam usando o adesivo. Todas as peças revestidas de tecido ou couro são produzidas desta maneira em ambos os sistemas de laminação, antes de serem incorporadas nos painéis das portas.

No passado, eram usados ejetores para gerar o vácuo necessário. Este método apresentava duas desvantagens graves:

  1. Em alguns casos, não foi possível produzir um vácuo suficientemente forte para segurar as peças de forma segura no lugar. As peças moldadas feitas em fibras naturais são, em diversos graus, permeáveis ao ar e instáveis em termos de dimensões. Isto significa que não poderiam ser mantidas no suporte do molde devido ao vácuo não ser suficientemente forte. Deste modo, não ficavam niveladas. Como resultado, a saida de ar dos ejetores também foi sugada, o que sobrecarregou os mesmos. Na prática, isto significa que as peças moldadas ligeiramente tortas não poderiam ser mantidas no lugar e, portanto, não podiam ser laminadas. Estas peças tiveram que ser eliminadas como resíduos.
  2. Os quatro ejetores exigiam uma quantidade excessiva de ar comprimido como fonte de energia, o que significava que tinha de ser usado um compressor de reserva. Além disso, todo o fornecimento de ar comprimido falhou mais do que uma vez. O consumo de ar comprimido a cada dia para dois turnos era de 1280 metros cúbicos em média. Contabilizando 230 dias de produção por ano e um custo de 16 euros por 1000 metros cúbicos de ar comprimido, os custos do ar comprimido associados ao funcionamento dos ejetores ascendiam a aproximadamente 4700 euros por ano.
     

Antes de decidir comprar um compressor adicional, Karsten Pavenstädt contactou a Dr.-Ing. K. Busch GmbH e organizou uma consulta com um dos especialistas em vácuo da empresa. Juntos, examinaram todos os parâmetros existentes e trabalharam numa solução adequada. A Busch recomendou o uso de uma bomba de vácuo de rotores de garra Mink MV controlada por frequência para fornecer a ambos os sistemas de laminação o vácuo necessário. Inicialmente, Pavenstädt ficou cético sobre se este tipo de bomba de vácuo, que funcionava com um motor de 2,1 kW, seria capaz de substituir um total de oito ejetores em cada sistema de laminação.


Fig. 2: Simplex VO 0080: Um sistema de vácuo com uma bomba de vácuo de rotores de garra Mink MV controlada por frequência e um depósito de vácuo

Por fim, foi instalado no início de 2017 um sistema de vácuo VO Simplex (Fig. 2). Este sistema consiste principalmente numa bomba de vácuo de rotores de garra Mink MV, que é montada num depósito de vácuo. Graças ao motor de velocidade variável nesta bomba de vácuo e a um interruptor de pressão no depósito de vácuo, a Mink MV é completamente autossuficiente e mantém um nível de vácuo constante dentro do depósito de vácuo. A bomba de vácuo é posicionada diretamente entre os dois sistemas de laminação e é ligada com mangueiras aos quatro suportes de moldes em cada máquina. Diretamente na parte frontal dos suportes de moldes estão válvulas nas ligações da mangueira que se abrem assim que uma peça moldada é colocada no suporte. A velocidade de aspiração da bomba de vácuo de rotores de garra Mink MV é tão alta que a peça moldada é aspirada firmemente no suporte e mantida firmemente no lugar. O depósito de vácuo intermédio garante que o nível de vácuo requerido é produzido imediatamente, o que acelera o processo em grande medida. Assim que as peças tiverem sido pressionadas em conjunto e estiverem ligadas, as válvulas fecham novamente e as peças laminadas podem ser removidas manualmente. 

A poupança energética calculada entre os ejetores que funcionam a ar comprimido e a bomba de vácuo de rotores de garra Mink é ainda maior na prática. Isto acontece porque é necessária uma menor velocidade de aspiração graças à rápida fixação das peças e ao seu perfeito posicionamento no suporte do molde. O controlo do sistema integrado e orientado pela procura reduz a potência imediatamente para que, em média, use apenas 20% da potência total. Isto origina custos anuais de energia de 200 euros, o que equivale a uma poupança energética de 4500 euros por ano em comparação com os ejetores anteriormente utilizados. 

Os resíduos foram reduzidos praticamente para zero, dado que todas as peças podem ser fixadas de forma segura e o rendimento de vácuo em ambas as máquinas de laminação está sempre no nível de vácuo necessário, mesmo quando as peças a prender estão tortas ou são muito permeáveis ao ar. 

O vácuo constante, que está sempre presente, também permite economias máximas. Os funcionários podem agora colocar duas peças a laminar na máquina de cada vez, e estas são seguras imediatamente. Isto aumenta as quantidades produzidas.

O diretor de manutenção e reparações Karsten Pavenstädt está muito feliz com esta solução, que implementou através da colaboração com a Dr.-Ing. K. Busch GmbH. Além da economia de custos, possui agora um fornecimento de vácuo moderno e seguro que quase não necessita de manutenção e opera sem fluidos operacionais. As emissões de ruído causadas pelos ejetores diretamente nos sistemas de laminação também foram eliminadas. Uma vez que a tecnologia de vácuo de garra da Mink é consideravelmente mais silenciosa que os ejetores, o ruído indesejável produzido nas estações de trabalho foi substancialmente reduzido. Além disso, não precisa investir num compressor adicional, já que o fornecimento de ar comprimido da fábrica agora já é novamente suficiente.


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