40 bar de pressão por sopro para a modelagem de garrafas na nova fábrica do grupo de empresas Gropper

Durante o planejamento de uma nova unidade para o grupo de empresas Gropper, o foco foi a eficiência energética e a produtividade sustentável. Essa unidade é usada exclusivamente para a fabricação e engarrafamento de suco de frutas não concentrado de alta qualidade. O ar comprimido de 40 bar para as máquinas de moldagem por sopro de garrafas PET é gerado por um compressor de pistão altamente eficiente da Gardner Denver, que é perfeitamente integrado nos processos da nova fábrica em Stockach, Alemanha.


Detalhes da aplicação

O grupo Gropper de empresas, com sede em Bissingen, na Suábia, Alemanha, processou aproximadamente 290 milhões de quilos de leite (dos quais 50 milhões são "bioleite") em 2015 para criar uma variedade de laticínios. A maioria deles foi vendida sob as marcas de grandes redes de varejo na Alemanha e alguns em outros países europeus. A Gropper emprega cerca de 700 pessoas, compra leite de 870 fornecedores e, no último ano fiscal, atingiu um volume de negócios de aproximadamente 400 milhões de euros.

A empresa está em constante expansão e, nos últimos anos, começou a fabricar smoothies e sucos de frutas não concentrados. Isso tem sido um sucesso: a produção anual desses produtos já atingiu 80 milhões de quilos. Para preparar o caminho para um maior crescimento, a Gropper abriu uma nova fábrica em Stockach em 2015. Essa fábrica vai se concentrar exclusivamente na produção de sucos não concentrados, que exigem transporte e armazenamento refrigerado. Isso garante que o sabor natural fresco seja bem preservado.

Compressor de pistão isento de óleo Tipo WH 29 3N, acionado diretamente com um motor sem eixo de 325 kW,
e fluxo de volume máximo de 1.800 m3/h (a 40 bar)

Todas as medidas de economia de energia plenamente exploradas

Como a nova fábrica foi construída do zero, a equipe foi capaz de explorar plenamente o potencial do planejamento de uma fábrica moderna, área em que eles têm muita experiência. Berthold Burgmeier, Head of Technology: "Nós mesmos planejamos e otimizamos os nossos sistemas e a eficiência, flexibilidade e economia no consumo de energia são de extrema importância para nós."

Por essa razão, os custos de aquisição e de ciclo de vida são importantes quando se trata de investimentos. Isso se aplica em particular à produção de ar comprimido, que é necessária quando a produção de garrafas PET é realizada no local. As garrafas premoldadas do tamanho de um polegar são "infladas" com ar comprimido a pressões de até 40 bar antes de serem preenchidas com suco/bebida/outros.


Os responsáveispelo planejamento deste sistema e equipamento periférico associado na Gropper foram capazes de aproveitar a experiência existente: quatro máquinas de moldagem a ar e linhas de engarrafamento de garrafas PET já estão em uso em Bissingen. Portanto a Gropper não tinha dúvida de que os compressores de pistão multiestágio seriam a maneira mais econômica para produzir esse nível de pressão.

Alto grau de eficiência graças ao motor sem eixo de acionamento direto

Quando comparada diretamente, uma máquina da série W da Belliss & Morcom, uma empresa do Gardner Denver Group, provou ter o melhor valor. Assim, compraram um compressor de pistão isento de óleo tipo WH 29 3N com um motor sem eixo de 325 kW e um fluxo de volume máximo de 1.800 m3/h (a 40 bar).

Uma das características dos compressores de pistão da série W é o conceito de acionamento especial que não tem uma correia ou engrenagem e embreagem de acionamento. Esse motor de acionamento direto sem eixo proporciona um grau excepcionalmente alto de eficiência, longa vida útil e ocupa muito pouco espaço.

Acionamento energeticamente eficiente controlado por frequência com PLC

A Gropper optou por uma versão da Série W ainda mais eficiente com acionamento controlado por frequência. O compressor de pistão tem uma faixa muito grande de controle que vai de 530 a 1.800 m3/h (30 a 100%), para que quantidades menores ou garrafas PET mais leves possam ser produzidas com a mesma eficiência (embora a fábrica abasteça principalmente recipientes de 0,9 a 1,35 litros, ela também abastece garrafas de 0,33 litros). Ao mesmo tempo, não há praticamente nenhuma perda sem carga, porque a pressão pode ser mantida constante em um intervalo de pressão muito estreito.

O sistema é controlado por um PLC S7 Siemens, programado pela Gardner Denver, que controla o compressor de acordo com a demanda (com a pressão da rede como variável de referência). Além disso, a pressão pode ser reduzida abaixo de 30 bar se a produção for de garrafas leves. Isso também ajuda a garantir a produção de ar comprimido econômica com base na demanda.

Os especialistas em ar comprimido da Gardner Denver foram incumbidos com o projeto tanto do compressor quanto do controlador. Eles trabalharam nisso junto com Claus Meyer, planejador de engenharia elétrica da Gropper. Eles também planejaram a interface do usuário, que exibe os estados operacionais da fábrica, que inclui também um secador de líquido refrigerante econômico com compressor em espiral da Gardner Denver.


As garrafas premoldadas do tamanho de um polegar são "infladas" com ar comprimido a pressões de até 40 bar.
Fábrica de engarrafamento de sucos não concentrados na nova fábrica do grupo de empresas Gropper em Stockach

Sistemas prontos para uso com resfriamento de alta eficiência

A água de refrigeração para o compressor Belliss & Morcom é fornecida por um sistema que também foi concebido pela Gardner Denver. Um arranjo redundante de duas bombas econômicas com apenas 5,5 kW de potência de acionamento (com uma potência de refrigeração de 300 kW) está instalado em um skid. Um resfriador econômico na cobertura cuida do resfriamento com ventiladores de velocidade controlada acionados por motores EC modernos. Eles são regulados pela temperatura de admissão e, assim, ajustam sua potência à temperatura exterior. Um controle automático de verão/inverno ajusta a temperatura de admissão às condições climáticas atuais.


Recuperação de calor: integração ideal no processo

A integração ideal do compressor nos processos controlados por temperatura é fundamental para a eficiência de produção de ar comprimido. O sistema em Stockach garante condições ideais para isso, já que a planta inteira foi planejada e construída do zero. Berthold Burgmeier: "A compressão do ar produz calor residual que é usado por outros processos." Portanto, junto com a máquina de pistão, a Gardner Denver forneceu um trocador de calor. O fluxo de volume pode ser ajustado com uma válvula de controle para que a temperatura de descarga seja mantida a mais alta possível, ou seja, cerca de 50 °C.

O componente principal para a recuperação de calor é um reservatório de água com capacidade de 10 m3, que pode ser usado como uma fonte de água quente ou como um reservatório de energia através do trocador de calor. Tanto o circuito de resfriamento quanto a recuperação de calor são controlados com o PLC central da estação de ar comprimido.

Alta disponibilidade

A máquina Belliss & Morcom está ligada à rede geral de 7 bar da fábrica de Stockach com um redutor de pressão, para que também possa alimentar essa rede em caso de emergência. A rede de 40 bar também tem projeto redundante: em breve, a Gardner Denver instalará um segundo compressor de pistão do mesmo tipo junto com a segunda linha de engarrafamento na fábrica Stockach. Isso funcionará como um sistema de backup para proteger o fornecimento de ar comprimido para a produção de garrafas PET e também fornecerá ar suficiente para futuras expansões.


Robert Kupka e Dirk Tenbrink, Key Account, Gardner Denver, acompanhados de Berthold Burgmeier,
Gropper, em frente ao novo compressor de pistão WH 29 H3N Belliss & Morcom em Stockach