Análise comparativa de custo-benefício entre atuadores hidráulicos e elétricos
Análise comparativa de custo-benefício entre atuadores hidráulicos e elétricos Os atuadores de acionamento hidráulico são utilizados em uma série de segmentos, muito devido ao baixo custo do equipamento por unidade de força que exerce. Essa análise simplista pode, no entanto, levar o usuário de atuadores industriais ao erro, uma vez que uma série de outros fatores tem impacto no custo de operação do mesmo, com seus efeitos sendo sentidos a curto e médio prazo. Os atuadores elétricos, além de diversas vantagens técnicas – precisão de movimento, monitoramento de posição, forma construtiva compacta –apresentam ótima relação a custo-benefício de grande impacto. Os dois principais aspectos são os gastos envolvidos na manutenção e a eficiência do equipamento. Gastos relativos à manutenção A manutenção de sistemas de acionamento hidráulico demanda grandes gastos e atenção constante. Diversos componentes do sistema exigem limpeza ou mesmo substituição, o que por si só demanda gasto e mão de obra, isso tudo somado ao tempo de máquina parada, que também implica em prejuízo financeiro. Os principais componentes do sistema hidráulico que demandam atenção são: Mangueiras: podem ocorrer o acumulo de resíduo, enrijecimento da mangueira e até mesmo trincas. Em decorrência disto, exigem constante monitoramento. Em sua substituição, exige cuidado especial para não haver contaminação do fluído, o que torna a tarefa delicada. A vedação exige equipamentos adequados, não podendo ser realizado, por exemplo, com panos, uma vez que alguns fiapos são capazes de contaminar todo o fluído e comprometer o desempenho do equipamento. Válvulas: item importante e presente nos sistemas hidráulicos, com a função de direcionar e regular o fluxo de fluido do sistema, através da movimentação de carretéis. Estes itens apresentam desgastes, e para avaliar os equipamentos é necessária à análise dos técnicos com a utilização do micrômetro, para verificar se as dimensões dos carretéis estão dentro da tolerância. A não identificação do problema acarreta em um funcionamento ineficaz do equipamento. Cilindros: transmite força através do fluído pressurizado, sendo fundamental para o sistema e devendo passar por rigorosos procedimentos de inspeção. Há, ainda, outros componentes menores que exigem fiscalização e substituição devido ao desgaste, como buchas, olhais e componentes de vedação. Tanto para estes itens quanto para os principais elementos do sistema hidráulico, a identificação da necessidade de manutenção é um problema. De forma geral, a verificação é visual durante a operação, e para alguns itens apenas é possível em paradas para inspeção. Outros defeitos que não podem ser identificados visualmente serão percebidos apenas pela perda de força da máquina ou pela perda de pressão de trabalho. Em contraponto, a manutenção do atuador elétrico é simples e rápida.Consiste basicamente na reposição da graxa, um processo que demanda apenas alguns minutos. Todos os componentes dos atuadores elétricos são dimensionados para sua vida útil, e não necessitam de substituição,o que por si só já representa uma grande diferença nos custos de manutenção dos equipamentos. Além disso, a agilidade na manutenção de um atuador elétrico é extremamente atrativa, afinal não são necessárias as constantes paradas para inspeção e substituição de componentes. Série GSX/GSM Atuador linear eletromecânico com servo motor integrado Capacidade de força: até 55,1 kN (12.389 lbf); Velocidade: até 0,953 m/s (37,5 in/s) Série FT Atuador linear mecânico classe de proteção IP 65S Capacidade de força: até 177 kN Velocidade: até 1,5 m/s (59,3 in/s) Gastos relativos ao consumo de energia A eficiência energética do atuador hidráulico é consideravelmente menor em relação ao elétrico. De forma geral, pode-se dizer que a eficiência dos atuadores hidráulicos é próxima de 40%, enquanto os elétricos apresentam valores próximos de 80%. Esse fator implica em uma considerável economia com a utilização de atuadores elétricos ao longo do tempo. Outros fatores relevantes Espaço: a utilização de atuadores hidráulicos implica na necessidade de uma unidade hidráulica, o que demanda muito espaço em comparação a compacta solução que os atuadores elétricos oferecem. Limpeza: a possibilidade de vazamentos em sistemas hidráulicos é um grande transtorno, uma vez que prejudica na limpeza do ambiente, apresenta riscos de segurança, não é amigável ao meio ambiente e torna sua utilização em indústrias alimentícias (ou de quaisquer produtos sujeitos a contaminação) não recomendada. A solução elétrica é isenta de todos esses transtornos. Repetibilidade: os atuadores elétricos asseguram a repetibilidade do processo. Já o acionamento hidráulico é sujeito tanto a alterações devido a condições ambientais quanto à própria perda de força de processo e pressão de trabalho natural na utilização deste sistema. Engenharia Mecânica Automotion
AutoMotion
Case de Sucesso – Fabricante de máquinas Isotec passa a utilizar os controladores Siax M8 da Sipro
Isotec está localizada na cidade de Rio Negro no estado do Paraná e se destaca na fabricação de máquinas para processamento de EPS (isopor) NECESSIDADE DO CLIENTE Anteriormente o cliente utilizava um sistema com base em um computador convencional, e frequentemente, o sistema operacional corrompia causando transtornos para o cliente final e para a própria Isotec. Além disso, o cliente desejava realizar um upgrade em sua máquina para diminuir o tempo de setup de mesma, pois anteriormente os fios de corte eram posicionados manualmente com a ajuda de uma trena, o que deixava este processo muito demorado e impreciso porque os ajustes eram feitos individualmente em ambos os lados da máquina. SOLUÇÃO Inicialmente foi instalado um Controlador Siax M8, o mesmo tem capacidade de controlar 8 eixos sincronizados simultaneamente. Além disso, nesta solução, utilizamos um controlador 100% digital e o cliente passou a controlar os servos motores com muito mais precisão, hoje estão trabalhando com um erro de 0,00028°, ou seja, conseguimos dividir um volta do motor em 1.280.000 partes e este controle pode ser feito a 5000 RPM. Já em relação ao Upgrade foi desenvolvido um algoritmo específico e agora ao pressionar um botão a máquina automaticamente recolhe e reposiciona todos os fios de corte seguindo as medidas informadas no controlador. Todo o processo hoje leva em torno de 2 minutos, além disso, o sistema conta com receitas, possibilitando salvar a posição dos fios e identificar o produto por nome, com isso é possível realizar a troca de produto muito rapidamente e sem a utilização de papel o que pode causar erros na inserção dos dados. O software desenvolvido pela engenharia da Automotion com a geometria de corte pode ser salvo e carregado a partir do próprio controlador ou de pendrives, facilitando a utilização e otimizando o tempo de setup da máquina. RESULTADOS Redução no tempo de Setup de máquina Maior precisão durante o corte Aumento de produção devido a menos tempo de máquina parada durante a troca de produto. Menor desperdício de material devido à baixa incidência de erros na inserção das medidas Maior confiabilidade na máquina, pois os controladores foram projetados para suportarem surtos elétricos causados pela própria rede elétrica ou por descargas atmosféricas. Palavras do cliente: “Existe mais um ponto positivo ao utilizar o Sipro, a flexibilidade, pois se torna muito fácil fazer uma mudança de software, já que o controlador trabalha com linguagem de programação padronizada, desta forma conseguimos atender as reais necessidades de nossos clientes”. Claudinei Mokfa
Segurança na indústria
A norma de segurança NR-12 foi projetada para resguardar o ambiente de trabalho ao mesmo tempo que o mantêm funcional. O em foco do Ministério do Trabalho e Emprego (MTE) foi justamente regulamentar a segurança, para que o cerne de toda atividade se mantivesse estável nessa direção. Todo colaborador de uma indústria precisa sentir um alto grau de confiança ao efetuar as etapas do seu processo de trabalho, especialmente os operadores de máquinas. Por isso, vamos entender agora como a norma regulamentadora NR-12 estabelecida pelo MTE, pode dirimir os riscos à integridade física dos trabalhadores em processos industriais. Os princípios básicos da norma NR-12 Existe uma grande quantidade de aplicações dessa norma de segurança, mas os princípios básicos dela se encontram posicionados em cima dos seguintes pilares: Determinação de proteção fixa Determinação de proteção móvel. Monitoramento eletrônico (mecanismos de partida, de acionamento e de parada) Instalação e manutenção de sensores de segurança no sistema Instalação e manutenção de relés de segurança no sistema Para entender melhor os benefícios que essa norma traz, vamos exemplificar a aplicação de sistemas hidráulicos abordando os riscos provenientes da alta pressão do fluido transportado pelo sistema. NR-12: o segredo para proporcionar segurança ao operador em eventuais vazamento de sistemas hidráulicos A norma NR-12 foi um dos maiores avanços em termos de proteção industrial. Ela inclui o conceito de ‘Falha Segura’, ou seja, para aqueles que manejam sistemas industriais, sintam-se protegidos com dispositivos projetados para impedir que falhas se transformem em danos provindos de acidentes. Em geral, o uso de força latente em atuadores hidráulicos torna a energia resultante altamente prejudicial quando não se usam dispositivos de proteção. Como resultado de falhas nas unidades hidráulicas podemos ter vazamentos hidráulicos que costumam emitir jatos pressurizados de óleo que, mesmo com pouca espessura, causam grandes danos ao corpo humano. Em alguns casos, é necessário amputar membros do corpo que sofreram graves cortes decorrentes de vazamentos. É claramente óbvio o beneficio que a norma NR-12 traz contra os riscos à integridade física dos trabalhadores em processos industriais. Seguir cada detalhe da norma no planejamento dos processos de uma indústria mostra respeito pelo histórico da empresa e valoriza a dignidade de cada um dos seus colaboradores.
Eficiência energética na indústria
‘Avançar com responsabilidade e eficiência’. Esse é o lema mais recente e determinante do consumo de energia em indústrias. No Brasil não é diferente. À medida que os recursos naturais do planeta precisam ser utilizados para a manutenção da vida humana, a busca por tecnologias mais eficientes se tornou o foco principal. A eficiência energética na indústria é uma questão de dignidade que precisa ser alcançada o mais rápido possível. Negociar com grandes corporações envolve um misto de produtividade e sustentabilidade. A indústria que ainda não incorporou esse elemento em sua ‘veia de produção’ vai ficar para trás. O que tem sido feito em nosso país no que diz respeito ao consumo de energia? Quais têm sido as vantagens financeiras e ecológicas de processos industriais que se preocupam com a eficiência energética? A imersão que faremos agora em dados de pesquisas recentes nos dará um parâmetro do que ainda pode ser feito nesse sentido. O consumo de energia em indústrias brasileiras Diversos segmentos da indústria tiveram em 2017 um aumento no seu consumo médio de energia. Muitos especialistas concordam que a retomada que a indústria teve em relação aos últimos 2 anos mostra um salto no consumo, resultante da recuperação econômica do país. O que isso indica? Que a eficiência energética na indústria vai se tornar uma preocupação constante nos próximos anos. Segundo uma reportagem da revista digital Exame, que teve como base dados publicados por instituições ligadas à indústria, os meses de janeiro a março deste ano foram de alta no consumo de eletricidade. O setor industrial absorve quase um terço da demanda energética do Brasil, segundo a Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE) e a Empresa de Pesquisa Energética (EPE). Segundo a EPE, a alta no mês de janeiro foi de quase 3%; e segundo informações da CCEE, o aumento em fevereiro foi de 0,6%. Segundo cálculos divulgados pelo ONS (Operador Nacional do Sistema Elétrico), a expectativa é de que no mês de março a carga de energia consumida no território nacional tenha subido quase 2%. Que segmentos da indústria são os maiores responsáveis pelo aumento do consumo de energia em indústrias brasileiras? O setor de fabricação de veículos e a indústria têxtil. Membros mais conservadores de instituições industriais têm alertado para uma postura mais cautelosa em relação a essa reaceleração do mercado. Ainda assim, é preciso saber o que a indústria está fazendo desde já para manter o ritmo com responsabilidade ambiental. O que tem sido feito para que a eficiência energética na indústria traga resultados positivos tanto para a natureza como para o caixa das empresas? Esforços rumo à eficiência energética na indústria Uma enorme quantidade de esforço tem sido empreendida rumo à eficiência energética industrial. Em geral, a estratégia de muitas empresas está relacionada aos seguintes ajustes: Ajustes na iluminação dos ambientes Nem é preciso dizer que a substituição de lâmpadas incandescentes por lâmpadas de LED é essencial. A economia resultante é impressionante a longo prazo e mesmo à médio prazo. Uma lâmpada LED com 7 watts de potência tem a mesma quantidade de lúmens de uma lâmpada incandescente de 60 watts. A economia de 90% pode reduzir drasticamente o que é gasto com a iluminação em diversos setores da empresa. Uma das vantagens ecológicas é a diminuição da temperatura do ambiente. Adequação dos motores Muitos motores são usados com potência bem maior do que a necessária. O contrário também é verdade: motores com potência abaixo do esperado para certos serviços drenam mais energia quando ficam sobrecarregados. Por isso, tanto a natureza como o orçamento da empresa agradecem quando se adotam estratégias de adequação do tipo certo de motores utilizados. Caldeiras são necessárias? Sua indústria precisa mesmo de caldeiras? Essa é uma pergunta importante na avaliação de novas técnicas industriais. Placas de energia solar têm ajudado muitas empresas a reduzir a demanda de energia. Os resultados são evidentes, tanto no impacto financeiro como ambiental. A eficiência energética na indústria tornou-se um parâmetro de qualidade e progresso. Se houver uma postura equilibrada, que utilize alguns dos princípios citados acima, todos sairão ganhando.
Sistema elétrico de atuação substituindo sistema hidráulico em Máquina Sopradora
Sistema elétrico de atuação substituindo sistema hidráulico em máquinas Sopradoras Projeto desenvolvido para um fabricante de sopradoras elétricas, segmento indústria de plásticos. O cliente desenvolveu um novo conceito de maquinas elétricas para atender um mercado que anteriormente utilizava o sistema hidráulico nos movimentos do fechamento, transferência do molde e programador. Desenvolvimento Após a análise de todo o projeto foi sugerido ao cliente a utilização de redutores planetários e cremalheiras de alta precisão nos eixos do Fechamento do molde, do programador e da transferência . REDUTOR PLANETÁRIO + PINHÃO ZTR REDUTOR PLANETÁRIO PH CREMALHEIRA Q8 MODULO 5 – 1000 MM – D/H #39 50 108 Resultados Com a adoção do sistema elétrico substituindo o sistema hidráulico as maquinas passam a ter uma evolução de desempenho, com ganho de velocidade e precisão de posicionamento. As sopradoras elétricas consomem menos energia que as hidráulicas, pois em média o primeiro sistema possui eficiência > 90%, enquanto que o segundo tem eficiência de aproximadamente 60%. Considerando vazamentos e o regime de atuação entre os dois sistemas o custo do cilindro hidráulico pode ser até 10x maior. Outro benefício do novo sistema é a manutenção, enquanto o sistema hidráulico possui vários componentes para manutenção, o sistema elétrico é mais compacto e não possuem bombas, reservatórios, mangueiras, etc. Além dos benefícios técnicos houve também um efeito positivo no impacto ambiental, pois não há possibilidade de vazamentos de óleo. Os redutores planetários STOBER e as cremalheiras de alta precisão ATLANTA também são utilizados em injetoras, maquinas de embalagem, máquinas de corte, centros de usinagem e movimentação de robôs. Todos os produtos utilizados para esse projeto podem ser encontrados em: http://www.automotion.com.br
Automatizando uma Máquina de Produção de Vassouras
Automação no Processo de Produção de Vassouras Projeto desenvolvido para a melhoria do processo produtivo de um equipamento antigo de fabricação de vassouras, realizado para um fabricante de máquinas de produção de vassouras. O processo anterior consistia no ajuste manual dos moldes (cepa) de vassouras, resultando em desperdício da capacidade produtiva do equipamento. O objetivo do projeto foi reduzir o tempo de setup da máquina, assim aumentando a eficiência do processo produtivo. Para tanto foi necessário que a equipe de Engenharia de Desenvolvimento da Automotion realizasse o levantamento de requisitos, desenvolvimento do software, levantamento e desenho elétrico, montagem do painel elétrico e instalação em campo até ser possível o startup da aplicação. Desenvolvimento O projeto de automação realizou a comunicação dos Servo Drives por CanOpen utilizando integralmente produtos Schneider Electric para sua realização, sendo eles: CLP Modicon 241: 24 Pontos de entrada e saída e comunicação CanOpen e Ethernet; IHM Magelis GXU: tela de 7” Touch Screen, colorida; Servo drive LXM 28; Servo motores BCH: baixa inércia e suporte para diversas potências. Resultados Com a automação do processo foi possível atingir os seguintes resultados: Aumento de 100 % na produtividade em relação ao equipamento anterior. Redução do tempo de parada para setup. Retenção de receitas na IHM e armazenamento externo por USB (segurança back-up) Paradas mais precisas e facilidade na troca das cepas já produzidas. Melhora na dinâmica da máquina, com redução de paradas para manutenção e diminuição do ruído durante a produção de peças. Os produtos aplicados a esse projeto também podem ser utilizados em máquinas tipo Flow-pack, Rotuladoras, Envase, Corte e Solda e outras. Todos os produtos utilizados para esse projeto podem ser encontrados em: http://www.automotion.com.br
