Secagem por vácuo: Tudo isso depende da bomba

Muitas linhas de produção da fábrica de motores da VW em Salzgitter são equipadas com estações integradas para a limpeza de peças. Um sistema de secagem a vácuo é parte de cada estação de limpeza. O vácuo na câmara de vácuo é gerado pela bomba de vácuo de parafuso Elmo Rietschle – uma solução comprovada e econômica.

A fábrica de motores em Salzgitter é a principal fábrica de motores. Os funcionários montam até 7.000 motores Otto e diesel para carros e veículos utilitários em um dia. A linha de produtos inclui motores de 3 a 16 cilindros em série, design de motor V e W com potência de motor a partir de 55 kW.

A produção mecânica das fábricas inclui o processamento de componentes básicos do motor, como cabeçote do cilindro, cárter do cilindro, eixo de manivelas, eixo de cames e hastes do pistão, além da produção de peças de montagem, módulos e pequenos componentes para os motores.


A necessidade cada vez maior de motores de combustão modernos e componentes associados com desempenho de alto nível, de atingir objetivos ambientais para o produto e de estratégias de fabricação e economia de energia do grupo requer o desenvolvimento contínuo de tecnologias de produção no processamento mecânico. A limpeza dos componentes do motor tem um papel muito importante.

Exigências elevadas de limpeza de componentes

O Grupo VW definiu padrões muitos elevados para a limpeza de componentes, que são aplicáveis para cada componente, e a adesão a esses padrões só é possível com as técnicas e tecnologias de limpeza correspondentes.

A técnica de limpeza básica usada na fábrica de Salzgitter é baseada na limpeza com meios líquidos. São usados mais de 130 sistemas de limpeza baseados em meios líquidos. Muitos desses sistemas de limpeza são usados para processos de lavagem nos quais deve-se obter 100% de secagem dos componentes após a limpeza molhada.

Em componentes muito exigentes como cabeçotes e eixos de cilindros, essa exigência pode ser atendida apenas usando secagem a vácuo – no ponto de vista técnico e de processo – devido à complexidade da geometria externa, com diversos espaços vazios, orifícios no componente.

O design das estações de secagem a vácuo é padronizado exatamente como os sistemas de limpeza. As bombas de vácuo são usadas para gerar o vácuo necessário na câmara. Durante o processo de secagem a vácuo, o componente, que tem umidade residual na superfície, e também nos orifícios e roscas, é exposto à pressão de vácuo em uma câmara fechada e vedada.

A pressão a vácuo reduz a temperatura de ebulição da água. Os resíduos de água no componente são vaporizados até mesmo em temperaturas baixas. Desse modo, os orifícios e superfícies no componente ficam livres de água (secos). Com a vaporização dos resíduos de água, a energia térmica é removida do componente, o que também tem o efeito secundário de resfriar o componente.

As bombas originalmente de palheta rotativa foram usadas para processos de vácuo em sistemas de lavagem para gerar vácuo. Em um sistema de limpeza para cabeçote de cilindro ou eixo de manivelas de cilindro, duas bombas de vácuo de palheta rotativa com aproximadamente 7,5 kW de saída cada devem ser usadas devido à geometria e ao tamanho do componente e devido aos curtos tempos de ciclo do sistema em cada sistema de lavagem.

Peter Tomaschewski, do departamento de manutenção de Salzgitter: "Isso demandou investimento pesado em tempo e custos, que queríamos reduzir – especialmente quando algumas das peças de desgaste, como elemento separador de óleo precisam de descarte separado. Além disso, as atividades de manutenção também exigiam o desligamento total do sistema para realizar a manutenção."

As bombas de vácuo de palheta rotativa estavam em foco, mesmo com relação à vida útil mais curta e à inatingível segurança do processo. Portanto, um sistema de bomba alternativa foi verificado e testado na fábrica de Salzgitter em 2007, que foi considerado muito eficiente.


Devido ao excelente desempenho da S-VSI, o tempo necessário para secar as peças limpas foi reduzido em até 25%.

Custos comparativos da bomba de parafuso de funcionamento a seco e a bomba de vácuo lubrificada a óleo

Tempo de secagem mais curto, menor consumo de energia

Após uma intensa pesquisa de mercado e longas fases de teste, com o apoio intensivo da Gardner Denver, decidiu-se comprar a bomba de vácuo de parafuso isento de óleo S-VSI 300 da Elmo Rietschle/Gardner Denver.

Como é uma bomba de funcionamento a seco, é possível fazer o trabalho sem nenhum suprimento de óleo e obter vácuo final máximo de 0,1 mbar (absoluto) com capacidade de vácuo de até 360 m3/h. Isso cria boas condições para tempos de evacuação mais curtos, o que é absolutamente necessário na secagem em linha.

É possível obter melhorias e economia significativas com a tecnologia da bomba de vácuo de parafuso. O número de bombas de vácuo necessárias foi reduzido para uma bomba por sistema, em vez das duas bombas iniciais, porque a bomba de vácuo de parafuso é mais eficiente e segura. Isso também reduziu o consumo de energia da potência do motor em cerca de 7,5 kW em cada sistema de lavagem.

Até mesmo a vida útil geral das bombas é muito satisfatória. Investimentos iniciais mais altos são amortizados devido ao menor tempo de inatividade do sistema e à significativa redução da necessidade de manutenção. As bombas de vácuo de parafuso têm um intervalo de manutenção de 7.500 horas operacionais, três vezes mais do que as bombas de palheta rotativa convencionais.

 

Peter Tomaschewski também menciona outro benefício do padrão da bomba nova: "A operação da bomba isenta de óleo é muito mais positiva do ponto de vista ambiental porque não precisamos descartar grandes quantidades de óleo usado e elementos de separação de óleo. Até mesmo a qualidade do ar na fábrica melhorou significativamente com o uso de bombas isentas de óleo, pois não há vapores de óleo, o que era frequente com as bombas de palheta rotativa convencionais."

Iniciativa de melhoria conjunta: Bomba com resfriamento por recirculação

Bomba S-VSI 300 com resfriamento por recirculação integrado


A colaboração foi tão boa que a Elmo Rietschle também desenvolveu a variante da S-VSI 300 específica do cliente com base na solicitação da Volkswagen. Sven Finger, Tecnologia planejamento de limpeza no setor de planejamento de motores da VW na unidade de Salzgitter, disse: "Estamos sempre em busca de oportunidades de melhorias. Normalmente, as bombas precisam de uma conexão refrigeradora. Contudo, é muito difícil implementar em alguns casos. Por essa razão, estamos usando bombas com resfriamento por circulação."

Para essa variante, a Elmo Rietschle instalou um refrigerador de ar/água para que a bomba possa ser usada como solução pronta para uso, sem refrigeração externa.

 

Como a Volkswagen trabalha com o código de "Melhores práticas" em todas as suas fábricas, as bombas "Twister" da Elmo Rietschle não são instaladas apenas no sistema de limpeza de peças em Salzgitter. As bombas de vácuo de parafuso também são usadas nas fábricas da VW na China, no México e na Polônia.

Visão geral do valor agregado

  • Bombas de vácuo de funcionamento a seco sem suprimento de óleo com capacidade de vácuo adequada e vácuo final para tempos de evacuação mais curtos na secagem em linha
  • O uso de apenas uma bomba de vácuo de parafuso em vez de duas bombas por sistema reduz o consumo de energia e os custos de manutenção
  • Intervalos de manutenção mais longos, menos falhas e vida útil mais longa das novas bombas
  • Modificação específica para o cliente instalando um resfriamento por recirculação com a Elmo Rietschle como solução pronta para uso sem alimentação externa para refrigeração
  • Modelos com refrigeração integrada tornaram-se padrão em toda a empresa de acordo com o código de "Melhores práticas". Eles também são usados em outras fábricas