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Eficiência de lavagem na fabricação de motores.

Publicada em 2013-06-26



Aumentando a eficiência na produção de motores
Reduzindo os custos de limpeza em mais de dois terços

 

Nas modernas linhas de produção de transmissões e motores automotivos, os sistemas de lavagem de peças possuem a maior demanda de energia de todos os equipamentos envolvidos – o que é um motivo suficiente para buscarmos soluções mais eficientes de lavagem.

 

Sustentabilidade e eficiência são palavras comuns nos dias de hoje. A indústria automobilística vem investindo bilhões em carros mais eficientes e sistemas alternativos de propulsão, incluindo o desenvolvimento da tecnologia chamada "verde". Porém raramente, vemos a preocupação sob esta ótica em relação aos processos de lavagem de peças. O que não faz sentido, uma vez que as máquinas de lavagem utilizadas na fabricação e montagem de motores e transmissões podem ser enormes em tamanho e confirmadamente alguns dos maiores consumidores de energia no processo.

As peças são lavadas com grandes quantidades de agentes de limpeza aquecido, sendo que os resíduos deverão então ser novamente removidos através da secagem. Além disso, uma rebarbação sob 300 a 600 bar de pressão faz com que a peça se aqueça, requerendo assim um posterior resfriamento. Se o próximo passo do processo após a operação de lavagem exigir uma temperatura pré-definida, mais energia será gasta na refrigeração. Tais processos de tão alto consumo tornam as máquinas de lavagem um dos principais consumidores de energia. Olhando para toda a linha de produção, verifica-se que elas são capazes de consumir quase tanta energia quanto todas as demais máquinas-ferramentas juntas. E os custos deste consumo de energia respondem por 90 a 95% do total da conta de energia elétrica da empresa.

 

Economia através de sistemas de lavagem energeticamente eficientes

Com base no acima exposto, os OEMs e os fabricantes de autopeças necessitam de equipamentos cada vez mais eficientes para a lavagem dos componentes de motores e transmissão como, p. ex., cabeçotes. Ao mesmo tempo, a redução contínua do tamanho dos motores exige elevados níveis de confiabilidade e reprodutibilidade, o que pode resultar em requisitos ultra exigentes de lavagem - e tempos de ciclo muito curtos. Para gerenciar esta equação, a fábrica da Dürr Ecoclean GmbH em Monschau avaliou profundamente os conceitos de máquinas e células robotizadas utilizadas atualmente na fabricação de motores. Esta avaliação revelou alguns potenciais significativos de melhorias, os quais podem ser divididos em diversas etapas.

 

Métodos de lavagem mais eficientes

Outra frente é a da otimização dos processos de lavagem empregados, mantendo ou mesmo melhorando a qualidade da limpeza. Esta abordagem é exemplificada pela lavagem por imersão com injeção, convencionalmente utilizada com taxas de vazão média e alta pressão. A partir de extensos ensaios nos quais peças idênticas com o mesmo grau de contaminação foram lavadas dentro do tempo de ciclo especificado, verificou-se que ao aumentarmos a taxa de vazão em cerca de 50%, podíamos reduzir substancialmente alguns outros parâmetros tais como pressão e potência da bomba. Economias significativas de energia e melhores resultados de lavagem podem ser alcançados desta maneira.

Um fator fundamental para tal progresso é nossa nova tecnologia recém-desenvolvido de bicos, como p. ex. no sistema de “bico de faca”. Ao contrário dos tipos redondos convencionais, este bocal direciona o jato de limpeza sobre a superfície tratada de forma concentrada e ao longo de todo o comprimento da peça. Outra novidade é o chamado bocal híbrido com uma câmara de mistura variável. Com o auxílio deste inovador bocal, tanto aplicações de alta como baixa pressão, bem como lavagem por imersão com injeção podem ser realizadas de forma flexível em uma única estação de lavagem. Como resultado, os tempos não produtivos necessários para mover a peça de trabalho em torno e dentro da célula robotizada são reduzidos substancialmente. E, embora este benefício à primeira vista não resulte em uma economia de energia significativa, ganhos de eficiência são alcançados através da redução dos tempos de ciclo.

 

Conceito projetado de acordo com a peça

Frequentemente os sistemas de lavagem vêm sendo projetados com o princípio de “mais é mais", ou seja, visando a maximização de todo equipamento. Naturalmente, isto implica também na maximização do consumo de energia. Com o seu "projeto para produto”, a Dürr Ecoclean busca a redução da demanda de energia a um mínimo, adotando projetos específicos para os diversos componentes da máquina, como, p. ex., estações de tratamento, bombas e tanques. Afinal de contas, é uma prática comum em fábricas de motores e transmissões apenas a fabricação de componentes muito semelhantes na mesma linha.

Uma precondição para o acima exposto é que os sistemas de lavagem possuam projetos modulares e que o fabricante destes esteja preparado para manter disponíveis os tamanhos de módulos adequados. Esta modularização, por sua vez, garante a flexibilidade na adaptação deste sistema a mudanças futuras: a adequação de uma lavadora para a lavagem de um componente diferente, p. ex., poderá custar cerca de 10 a 15% do investimento inicial no caso de uma máquina com célula robotizada, porém poderá custar até mesmo 50% caso a adequação seja em uma máquina de lavagem contínua.

 

Fluxos de ar e temperaturas reduzidos

A fim de impedir que os vapores de lavagem escapem para o ambiente, as lavadoras contínuas contam com sistemas de extração em suas entradas e saídas. Dessa maneira, temos uma perda de energia em pelo menos duas condições: em primeiro lugar, quando o calor é removido juntamente com os vapores uma vez, para uma lavagem eficiente, será necessário reintroduzi-lo no processo posteriormente, já a um custo muito mais elevado e em segundo lugar, uma vez que os próprios sistemas de extração necessitam de energia para funcionarem. Entretanto, se utilizamos um sistema de circuito fechado, ambas as considerações acima podem ser desconsideradas, como quando utilizamos as células robotizadas das máquinas de lavar da série EcoCFlex.

 

Aqui podemos economizar energia reduzindo as temperaturas do fluído de lavagem, p. ex., de 60 a 65° C para 50 a 55° C. Esta alteração é possível devido a novos (e melhores) produtos desenvolvidos pelos fabricantes de produtos químicos utilizados na operação de lavagem.

 

IFVs para o controle da velocidade do motor e soluções inteligentes de software

A abordagem de economia de energia da Dürr Ecoclean também se embasa na utilização de inversores de frequência variável (IFV) para o controle de componentes de alto consumo de energia em operações com carga parcial. Bombas, p. ex., podem funcionar em rotações mais baixas durante a marcha lenta ou períodos de baixa produção, minimizando assim o consumo de energia. Para garantir que o IFV não consuma mais energia do que ele economiza, o fabricante investiga minuciosamente a sua utilidade para cada unidade.

Além disso, soluções de software inteligente, que fornecem energia apenas ‘sob demanda’ (similar aos sistemas automáticos ‘start-stop’ utilizados atualmente em veículos de passeio), foram desenvolvidas tanto para instalações novas como para já existentes. Estas ferramentas de software asseguram que, p. ex., quando a linha é reiniciada após uma pausa na produção, as unidades individuais sejam ligadas ‘conforme necessidade’, ao invés de parti-las todas ao mesmo tempo. Por outro lado, as unidades de energia intensiva, tais como bombas de vácuo, são automaticamente colocadas em standby quando em um determinado intervalo peças não estejam disponíveis para lavagem. Também é possível, através da configuração deste software, iniciar o sistema apenas quando uma quantidade mínima de peças estiver disponível para lavagem.

 

Imensa economia de energia devido a células robotizadas otimizadas

A Dürr Ecoclean implementou todas estas características de eficiência energética em sua série de máquinas compactas EcoCFlex. Comparado aos sistemas anteriores, essas células robotizadas podem economizar até 25% dos custos de energia elétrica. Seu potencial de economia é ainda maior quando comparado a equipamentos de concorrentes disponíveis no mercado, sendo que seu consumo elétrico pode ser até dois terços inferior.

As células robotizadas EcoCFlex de eficiência energética estão disponíveis nas versões "S" e "M", sendo que ambas vêm adaptadas às necessidades de nossos clientes. O modelo "S" pode lavar peças de dimensões 470 x 200 x 200mm (C x L x A) e com até 10 kg de peso. Já os sistemas tipo "M" podem lavar peças de até 70 kg, com dimensões de até 750 x 500 x 500mm. Como resultado, estas células robotizadas compactas são capazes de cobrir cerca de 95% de todas as tarefas de lavagem atuais necessárias na fabricação de motores e transmissões. Seu rendimento pode atingir até 120 peças por hora, dependendo do tipo de tratamento.

 

Inspeção de limpeza integrada

A eficiência dos processos de lavagem, o monitoramento e a documentação dos níveis de contaminação de partículas residuais conforme a VDA 19 também desempenham um papel significante. Até recentemente, esta tarefa sempre foi realizada em laboratórios, ou seja, sempre dissociada da linha de produção. O ‘atraso’ para obtenção dos resultados desta análise resultava no risco de que peças já montadas necessitassem de uma nova lavagem, ou ainda pior, um recall de peças já fornecidas. Com o EcoCLab, nosso sistema de medição in-line, é possível o monitoramento automático da produção e do processo de lavagem conforme níveis de exigência da VDA 19. Este "laboratório de limpeza" compacto possui um design modular e pode ser integrado diretamente a sua máquina de lavar ou mesmo instalado em qualquer outro ponto do processo de produção. Ele é capaz de executar um teste de contaminação residual de forma totalmente automática em poucos minutos, permitindo assim verificações da malha em intervalos muito curtos, detectando assim não conformidades muito mais rapidamente. Este aumento na confiabilidade de seu processo também contribui de forma decisiva para uma maior eficiência e redução de custos.

 

Contato: Divisão Dürr Ecoclean – Dürr Brasil Ltda., Sr. Giancarlo Sidoti

São Paulo – SP, Brasil, Fone +55 (11) 5633 3652

ecoclean@durr.com.br

 

Autor: Doris Schulz

 

Imagens:

Photo: DE_EcoCFlex-S

As células robotizadas da EcoCFlex além de sua eficiência otimizada são capazes de atender cerca de 95% das tarefas de lavagem necessárias em uma linha de transmissão e motor.

 

Photo: DE_IWF_Robocell

Graças a uma alta taxa de fluxo e pressão reduzida, a classificação da bomba pode ser reduzida de forma significativa no processo de lavagem por injeção, o que permite alcançar uma maior economia de energia e resultado de lavagem.

 

Photo: DE_Spaltdüse

O novo ‘bico de faca’ projetado direciona o jato de limpeza por todo o comprimento da peça ao mesmo tempo em que se mantém focado nas outras áreas a serem lavadas.

 

A Dürr Ecoclean é líder em soluções de lavagem, filtragem e automação industrial, fornecendo equipamentos inovadores de série, soluções e serviços customizados para a indústria automotiva e autopeças, assim como para a indústria geral em todo o mundo. Como membro do grupo Dürr, a Dürr Ecoclean conta com 10 unidades operacionais em 8 países, com cerca de 1.000 funcionários.

A Dürr é um grupo de engenharia de máquinas e instalações industriais, líder mundial em suas áreas de operação. Cerca de 80% de seu volume de vendas é relacionado com a indústria automotiva. Ela também atua na indústria aeroespacial, de máquinas, química e indústrias farmacêuticas, sempre com produtos inovadores e tecnologia ambiental. O grupo Dürr atua no mercado com quatro divisões: Pintura e Sistemas de Montagem, que projeta e constrói linhas de pintura e sistemas de montagem final para as indústrias automobilística e aeronáutica. Tecnologia de aplicação, que fornece sistemas automatizados de aplicação de tinta, selagem e colagem através de seus robôs. Sistemas de Medição e Processos, que fornece máquinas e sistemas para operações de balanceamento e lavagem na fabricação de motores e transmissões, bem como para a montagem final de veículos, entre outras áreas. A quarta divisão, Sistemas de Tecnologia Limpa, é especializada em processos para melhorar a eficiência energética e na purificação do ar de exaustão. A Dürr conta com 52 unidades distribuídas por 23 países em todo o mundo e conta com cerca de 7.800 funcionários. Em 2012, o grupo atingiu um faturamento de € 2,4 bilhões.

 


Fonte: Dürr



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