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 instalação para o grupo de empresas Gropper, o foco estava na eficiência energética e na produtividade sustentável. Esta instalação é usada exclusivamente para a fabricação e o engarrafamento de sucos de fruta de alta qualidade, e não tão concentrado. O ar comprimido a 40 bar para máquinas de moldagem por sopro de PET é gerado por um compressor de pistão altamente eficiente da Gardner Denver, que é perfeitamente integrado aos processos da nova planta em Stockrach, Alemanha.


Detalhes da Aplicação

O grupo de empresas Gropper, com sede em Bissingen, Swabia, Alemanha, processou aproximadamente 290 milhões de quilos de leite (entre os quais 50 milhões eram bioleite) em 2015 para criar diversos produtos de leite. A maioria foi vendida com as marcas de grandes cadeias varejistas na Alemanha, e algumas das outras nações europeias. O Gropper emprega cerca de 700 pessoas, compra leite de 870 fornecedores e, no último ano, eles atingiram um giro de aproximadamente 400 milhões de euros.

A empresa está em constante expansão e, nos últimos anos, começou a fabricar smoothies e sucos de frutas menos concentrados Foi um sucesso: a produção anual desses produtos já atingiu 80 milhões de quilos. Para preparar o terreno para uma maior expansão, o Gropper abriu uma fábrica completamente nova em Stockach no terceiro trimestre de 2015. Essa fábrica será exclusivamente dedicada a sucos menos concentrados, que exigem transporte e armazenamento refrigerados. Isso garante que o sabor naturalmente fresco seja bem preservado.

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

Todas as medidas de economia de energia totalmente aproveitadas.

Como a nova planta foi construída do zero, a equipe conseguiu explorar todo o potencial de planejamento de uma fábrica moderna, área em que eles têm muita experiência. Berthold Burgmeier, Diretor de Tecnologia: "Nós planejamos e otimizamos os nossos sistemas, e eficiência, flexibilidade e consumo de energia econômico são extremamente importantes para nós.”

Por este motivo, tanto os custos de compra como os de ciclo de vida são investimentos importantes. Isso se aplica particularmente à geração de ar comprimido, necessária quando a produção de garrafas PET é executada no local. Os pré-moldes de garrafas com tamanho de polegar são 'soprados' com ar comprimido a pressões de até 40 bars antes de serem enchidos com suco/bebidas ou outros.


Os responsáveis por planejar este sistema e o equipamento periférico associado ao Gropper conseguiram aproveitar a experiência existente: quatro máquinas de moldagem por sopro de PET e linhas de engarrafamento estão prontas para uso em Bissingen. Dessa forma, o Gropper não teve dúvida de que os compressores de pistão de múltiplas etapas seriam a forma mais econômica de gerar este nível de pressão.

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

Quando comparada diretamente, a máquina W-series da Belliss & Morcom – uma empresa do grupo Gardner Denver – provou oferecer o melhor valor. Portanto, um tipo de compressor de pistão livre de óleo WH 29 3N com um motor sem eixo de 325 k e um fluxo de volume máximo de 1.800 m3/h (a 40 bar) foi comprado.

Um dos recursos dos compressores de pistão W-series é o conceito de acionamento especial, que não tem um acionamento por correia ou engrenagem e embreagem. Este motor sem eixo por acionamento direto para um grau excepcionalmente alto de eficiência, longa durabilidade e um requisito de baixo espaçamento.

Controle com metade da carga/carga total como padrão

As máquinas de pistão W-series são de dupla ação: dois ciclos de sucção e compressão são executados por revolução. Eles também são fáceis de controlar, mesmo com a versão básica, porque podem ser operados com metade da carga (carga 50% cheia) descarregando as válvulas de sucção sem reduzir a eficiência. Como eles são balanceados de forma ótima e podem ser fornecidos em amortecedores anti-vibração, não há necessidade de uma fundação especial. E a orientação precisa do pistão e da haste do pistão de acordo com o princípio de cruzeta torna a vida útil do compressor extremamente longa.

Acionamento controlado por frequência e com eficiência energética com PLC

O Gropper optou por uma versão ainda mais eficiente da W-series com acionamento controlado por frequência. O compressor de pistão tem uma faixa de controle muito grande de 530 a 1.800 m3/h (30 a 100 %), de forma que menores quantidades ou garrafas PET mais leves podem ser produzidas com a mesma eficiência (embora a planta encha recipientes de 0,9 a 1,35 litros, eles também enchem garrafas de 0,33 litros). Ao mesmo tempo, não há praticamente perdas sem cargas, já que a pressão pode ser mantida constantes ao longo de uma variação de pressão muito limitada.

O sistema é controlado por um Siemens S7 PLC, programado pela Gardner Denver, que controla o compressor conforme a demanda (com a pressão de rede como variável de referência). Além disso, a pressão pode ser especificamente reduzida abaixo de 30 bars se garrafas mais levas estiverem sendo produzidas. Isso também ajuda a garantir a geração de ar comprimido por demanda e econômica.

Os especialistas em ar comprimido da Gardner Denver receberam a tarefa de projetar o compressor e o controlador. Eles trabalharam juntos com Claus Meyer, Planejador de Engenharia Elétrica na Gropper Eles também planejaram a interface de usuário, que exibe os estados operacionais da planta - e que também inclui um secador de refrigerante para economia de energia com compressor espiral da linha da Gardner Denver.


As pré-moldagens do tamanho de polegares são 'expandidas' com um pressão de até 40 bar.
Planta engarrafadora para sucos pouco concentrados na nova planta do grupo Gropper de empresas em Stockrach

Sistemas integral com resfriamento altamente eficiente

A água de resfriamento para o compressor Belliss & Morcom é fornecida por um sistema que também foi projetado pela Gardner Denver. Uma disposição redundante de duas bombas de economia de energia com apenas 5,5 kW de acionamento (com um poder de resfriamento de 300 kW) é instalado em uma plataforma. Uma resfriador de teto é responsável por refrigerar com ventiladores de velocidade controlada acionados por motores CE modernos. Eles são regulados pela temperatura de entrada e, portanto, ajustam a sua potência conforme a temperatura externa. Um controle automático de verão/inverno ajusta a temperatura de entrada para as condições climáticas atuais.


Recuperação de calor: integração ótima no processo

A integração ótima do compressor nos processos de temperatura controlada é crucial para a eficiência de geração de ar comprimido. O sistema em Stockach garante condições ótimas para isso, visto que toda a planta foi planejada e construída do zero. Berthold Burgmeier: "A compressão de ar produz calor residual, que nós usamos para outros processos." Sendo assim, junto com a máquina de pistão, a Gardner Denver forneceu um trocador de calor. O fluxo de volume pode ser ajustado através de uma válvula de controle para que a temperatura de descarga seja mantida a mais alta possível, ou seja, a aproximadamente 50 °C.

O componente principal para recuperação de calor é um tanque de água com capacidade para 10 m3, que pode ser usado como fonte de água quente ou como um reservatório de energia através de trocador de calor. O circuito de refrigeração e recuperação de calor também são controlados pelo PCL central da estação de ar comprimido.

Alta disponibilidade

A máquina Belliss & Morcom é conectada à rede geral da planta de 7 bar na plantal de Stockach através de um redutor de pressão para que ele também possa alimentar essa rede em caso de emergência. A rede de 40 bar também tem um design redundante: em breve, a Gardner Denver instalará um segundo compressor de pistão do mesmo tipo com a segunda linha de engarrafador na planta de Stockach. Ela atuará como um sistema de backup para proteger o suprimento de ar comprimido para a produção de garrafas PET, e também fornecerá ar suficiente para expansão futura.


Robert Kupka e Dirk Tenbrink, Conta Principal, Gardner Denver, e Berthold Burgmeier,
Gropper, na frente do novo compressor de pistão Belliss & Morcom WH 29 H3N em Stockach