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 à volta dos cabos são feitas de polietileno (PE). Estes revestimentos de PE são aplicados diretamente aos cabos por extrusão de mangueiras. A tecnologia de vácuo de rotores de garra Mink a seco é implementada neste processo e apenas as bombas de vácuo de rotores de garra MV Mink controladas por demanda são utilizadas, mantendo o nível de vácuo desejado durante todo o processo de produção, tendo assim uma contribuição significativa para a elevada qualidade do produto.
Fig. 1: As instalações da Norddeutsche Seekabelwerke (NSW) localizam-se diretamente nas margens do rio Weser em Nordenham. Fonte: Norddeutsche Seekabelwerke. Source: Busch Dienste GmbH
Fig. 1: As instalações da Norddeutsche Seekabelwerke (NSW) localizam-se diretamente 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 7993 quilómetros foi instalado em 1904. A NSW é, desde 2007, totalmente controlada pela General Cable Corporation, e é o centro de competência de cabos submarinos dentro deste grupo internacional de empresas, nas suas instalações originais em Nordenham/Weser (Fig. 1). Com o seu próprio cais e navios de instalação de cabos, os cabos submarinos podem ser "enrolados" desde a fábrica diretamente para os navios, levados até à área de operação e aí instalados. Atualmente, a NSW produz cabos submarinos com um comprimento de até 10 000 quilómetros. O principal produto da NSW consiste em cabos de média e alta voltagem que são instalados debaixo de água. A gama varia desde cabos transatlânticos até à cablagem de parques eólicos costeiros, à ligação de ilhas à terra e cabos instalados ao longo de lagos ou rios. Os cabos para telecomunicações ou óticos, bem como os cabos de cobre para bobinas de motor, fazem também parte da gama de produtos.

Atualmente, a NSW utiliza três extrusoras de parafuso único para a extrusão de mangueiras, que operam com um parafuso com diâmetro entre os 45 a 150 milímetros. Isto é utilizado principalmente para fabricar produtos intermediários, ou seja, cabos individuais que são mais tarde processados em conjunto com outros cabos para formar um cabo submarino. Consoante o produto (Fig. 2), são aplicados simultaneamente três revestimentos de PE diferentes à volta de um fio de cobre, utilizando um molde. A primeira camada é um fino revestimento de PE que suaviza a superfície do fio de cobre. A verdadeira camada de isolamento é feita de um plástico de PE diferente. Como proteção mecânica, é extrudida uma camada de plástico de PE adicional no condutor de cobre, atuando como terceiro revestimento. Durante este processo, é aplicado permanentemente vácuo, diretamente ao molde na cavidade entre o fio e o revestimento. Isto garante que as três camadas se agarram diretamente ao fio ou umas às outras sem a inclusão 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 revelou extremamente incerto e de elevada manutenção. Estas bombas de vácuo tinham, cada uma, um motor de 7,5 kW como acionador, e não podiam ser ajustadas. Só era possível definir o nível de vácuo manualmente através de uma válvula de ar falsa. A água utilizada para operar as bombas de vácuo causava problemas. Foi instalado um tanque no circuito de água de forma a manter a quantidade de água o mais elevada possível. À medida que os materiais derretidos eram extrudidos a temperaturas entre os 200 e 210 graus Celsius, a água aquecia até quase aos 100 graus Celsius, em alguns casos. Foi instalado um tanque maior e a quantidade de água foi aumentada, mas isto não ajudou verdadeiramente a resolver o problema. O nível de vácuo possível utilizando bombas de vácuo de anel líquido está diretamente dependente da 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. Uma complicação adicional consistia no facto de a água ter de ser mudada, porque esta acumulava monómeros e partículas. Estes 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 originavam tempos de inatividade no processo de extrusão.

Duas bombas de vácuo de rotores de garra Mink MV 0080 C (Fig. 3) estão agora instaladas em cada uma das três extrusoras. A NSW optou por esta tecnologia de vácuo, porque já tinha sido utilizada durante muitos anos na alimentação de material pneumático às extrusoras com resultados positivos. As bombas de vácuo de rotores de garra Mink são utilizadas, neste processo, para gerar o vácuo para o transporte por aspiração do granulado. Isto comprovou quão fiáveis e económicas são as bombas de vácuo Mink. Os tamanhos MV Mink que são agora utilizados para a extrusão de mangueiras funcionam de forma totalmente redundante e são controlados de forma a que funcionem alternadamente. Devido ao comprimento dos cabos produzidos, um processo de extrusão pode demorar até uma semana. Isto 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 fugas de ar em maiores ou menores quantidades. O acionamento das bombas de vácuo MV Mink controlado por frequência garante que o ponto definido é mantido pela alteração de velocidade. O controlo manual deixa de ser necessário. Cada bomba de vácuo individual é precedida por um separador que assegura que nenhuma partícula de plástico arrastada entra nas bombas de vácuo. A potência de acionamento das bombas de vácuo MV Mink é de 2,1 quilowatts cada, o que é consideravelmente menor do que a das bombas de vácuo de anel líquido anteriormente utilizadas, com 7,5 quilowatts cada.
 


Fig. 3: Bomba de vácuo de rotores de garra MV Mink com controlador de frequência integrado para controlo consoante a demanda da pressão final e da velocidade de aspiração. Fonte: Busch Dienste GmbH

A decisão de instalar as novas bombas de vácuo MV Mink, em maio de 2017, provou ser a decisão certa. As seis bombas de vácuo de rotores de garra MV Mink operam totalmente sem problemas e de forma eficiente. A manutenção limita-se a esvaziar ou limpar os separadores ascendentes e a uma mudança anual do óleo das engrenagens nas bombas de vácuo.


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