Especialistas em tecnologia de pulverização

Bicos de Controle de Análise de Fabricação de pulverização pulverização pulverização pulverizadores

Como reduzir o consumo de água em operações

de limpeza, resfriamento e umidificação.

Por Spraying Systems Co.

Nos EUA, a indústria usa anualmente 45% da água consumida. Entre os maiores usuários de água estão as indústrias de alimentos, produtos químicos, petroquímicos, metal primário e

papel. Nos últimos dez anos, o custo da água mais do que duplicou

em algumas áreas, levando fabricantes e processadores a

analisarem melhor estes custos. Quando se inclui o custo com

descarte de água residual, a despesa é significativa. O custo

médio por 3.785,4 litros (1.000 galões) é de aproximadamente

US$ 7,00, incluindo tarifa de esgoto. Desgaste do bico significa desperdício de água Na maioria das fábricas, o coração das diversas operações que utilizam água está nos bicos de pulverização. Esses componentes aparentemente simples têm um impacto significativo no desempenho e custos operacionais de limpeza, higienização, resfriamento, umidificação e dezenas de outras aplicações. À medida que os bicos de pulverização se desgastam, os

orifícios alargam e a taxa de vazão aumenta. Mesmo o menor

desgaste do bico que não se possa detectar visualmente pode

ser extremamente perdulário, custando anualmente dezenas -

algumas vezes centenas - de milhares de dólares em

crescentes despesas operacionais. Bicos gastos, que pulverizam acima de sua capacidade, desperdiçam mais do que água. Os custos de eletricidade devido ao excesso de operação da bomba, consumo de produtos químicos e custos de descarte de água residual também irão aumentar. A figura 1 ilustra apenas dois exemplos de como os custos podem aumentar rapidamente

FIGURA 1.

Exemplo 1: Sistema de enxágue de esteira

transportadora com cinco manifolds

Aumento dos gastos operacionais (US$)

Cada manifold possui 12 bicos, à vazão de 3,7 l/min a

2,8 bar (1,0 gpm a 40 psi). Pressão do manifold de 4,1

bar (60 psi). Sistema em uso 100 horas por semana, 51

semanas por ano. Bicos desgastados em 15% acima da

capacidade.

• Aumento da capacidade para cinco manifolds é de 273 para 314 l/min (72 para 82,8 gpm)

• Aumento total da capacidade para cinco

manifolds é de 40,8 l/min (10,8 gpm)

• Aumento do consumo de água de 12.510 quilolitros (3.304.800 galões) por ano

• US$ 23.134 de aumento nos custos de água/esgoto

Exemplo 2: Manifolds de limpeza Aumento dos gastos operacionais (US$) Um manifold com 72 bicos, à vazão de 8,8 l/min a 24,1 bar

(2,34 gpm a 340 psi). Pressão do manifold de 2,8 bar (40

psi). Sistema em uso 60 horas por semana, 48 semanas por

ano. Bicos desgastados em 15% acima da capacidade.

• Aumento da capacidade para o manifold é de 637,8

para 733,4 l/min (168,5 para 193,8 gpm)

• Aumento do consumo de água de 16.531 quilolitros (4.367.002 galões) por ano

• US$ 65.156 de aumento nos custos de água/eletricidade

Se você tiver dez manifolds, o total desperdiçado rapidamente supera meio milhão de dólares ao ano.

Bicos com desgaste de 30% (certo) não apresentam alterações visíveis.

Formas de reduzir o consumo de água 1: Trocar regularmente os bicos de pulverização gastos Bicos de pulverização gastos são um problema comum em muitas fábricas, não raro devido ao líquido sendo pulverizado. Materiais abrasivos ou corrosivos podem comprometer o desempenho do bico e acelerar o ciclo de substituição. Dependendo do número e tipo das operações de pulverização, o custo dos bicos substituídos pode ser muitíssimo inferior ao custo do desperdício de água, mesmo se os bicos estiverem apenas de 15 a 20% gastos.

Lista de verificação de manutenção do bico de pulverização

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Taxa de vazão – Cada bico

Bombas centrífugas: Monitore a leitura do medidor de vazão para detectar aumentos. Ou recolha e meça a pulverização de um bico por um determinado período de tempo, a uma pressão específica. Então, compare essas leituras às taxas de vazão listadas no catálogo do fabricante ou compare-as às leituras de taxa de vazão de bicos novos, sem uso. Bombas de deslocamento positivo: Acompanhe diminuições na pressão da linha de líquido; a taxa de vazão permanecerá constante.

❏

Pressão do pulverizador - na linha de alimentação do bico

Bombas centrífugas: Acompanhe aumentos no volume de líquido pulverizado. (é provável que a pressão do pulverizador permaneça a mesma). Bombas de deslocamento positivo: Acompanhe diminuições na pressão do manômetro e redução do impacto sobre as superfícies pulverizadas. (é provável que o volume do líquido pulverizado permaneça o mesmo). Acompanhe também aumentos na pressão devido a bicos entupidos. Faça inspeção visual em busca de mudanças na cobertura de pulverização.

❏

Tamanho da gota

Analise mudanças nos resultados da aplicação. Aumentos no tamanho da gota não podem ser visualmente detectados na maioria das aplicações. Um aumento na taxa de vazão ou diminuição na pressão de pulverização irá repercutir no tamanho da gota.

❏ Padrão de pulverização

Inspecione visualmente cada bico em busca de mudanças na uniformidade do padrão. Verifique o ângulo de pulverização com um transferidor. Meça a largura do padrão de pulverização sobre a superfície pulverizada.

2: Mude o material do bico para aumentar

a vida útil contra desgaste e garantir ótimo

desempenho Bicos feitos de materiais mais duros em geral proporcionam vida útil contra desgaste mais longa. Além dos materiais padrão, tais como latão e aço inoxidável, bicos de pulverização mais duráveis com frequência estão disponíveis em materiais especiais, carbonetos ou com orifícios de rubi. A figura 2 apresenta relações padrão de resistência à abrasão para muitos desses materiais para ajudar você a determinar se deve considerar uma mudança. FIGURA 2.

Relação aproximada de resistência à abrasão Material do bico de pulverização Relação de resistência

Alumínio 1

Bronze 1

Polipropileno 1 - 2

Aço 1.5 - 2

Monel® 2 - 3 Aço inoxidável 4 - 6

Hastelloy® 4 - 6 Aço inoxidável endurecido 10 - 15

Stellite® 10 - 15 Carbeto de silício (liga de nitreto) 90 - 130

Cerâmica 90 - 200

Carbonetos 180 - 250

Safira ou rubi sintético 600 - 2000

3: Reduzir a pressão do pulverizador se a pressão não for comprometida Embora não seja sempre possível, diminuir a pressão, que irá diminuir a velocidade do líquido pelo orifício, pode reduzir a taxa de desgaste do orifício.

Com base nos resultados de seu monitoramento, você pode precisar substituir seus

bicos para prevenir o desperdício. Um fabricante de bico de boa reputação pode

ajudar você a desenvolver um plano de substituição de bicos proativo para otimizar

o desempenho de seu sistema.

Formas de reduzir o consumo de água

4: Use bicos auto limpantes ou filtros para proteger os bicos e minimizar o desgaste Em muitas aplicações, entupimento e deterioração do orifício são causados por partículas sólidas no líquido pulverizado. Isso é particularmente comum em sistemas que usam recirculação contínua de água de pulverização. Em um processo médio de produção, reciclar a água possibilita aproximadamente 17 usos antes do descarte, ao contrário de um ou dois usos sem

recirculação. Bicos auto limpantes estão disponíveis em diversas configurações e estilos de operação. Por exemplo, bicos com agulhas auto limpantes são ideais para aplicações de pulverização intermitentes que usam líquido que pode secar no orifício entre os usos. A limpeza da agulha pode ser ativada manual ou automaticamente, dependendo do tipo do bico e deslizamento através do orifício de líquido para limpar obstruções. Bicos de pulverização automáticos podem ser equipados com uma agulha de limpeza que limpa o orifício de líquido após cada ciclo de pulverização para máxima proteção contra entupimento. Outros bicos auto limpantes recolhem um pistão de purga quando se reduz a pressão da linha, para remover fibras e outros sólidos de um bico entupido. Manifolds de pulverização com escovas internas que giram e retiram resíduos dos orifícios do bico são também amplamente usados

em aplicações nas quais se usa água não tão pura. Filtro, ou bicos com filtros embutidos, prendem as partículas maiores e evitam que resíduos entrem no orifício do bico ou difusor para reduzir o significativamente o desgaste.

Filtros integrais podem frequentemente ser pedidos como parte do próprio bico e estão disponíveis em diversos tamanhos de malha, até 200 mesh, e materiais que incluem latão, alumínio, nylon, aço inoxidável e polipropileno, para bicos de pulverização fina, pulverização jato leque, cone cheio e cone oco, padrão e de conexão rápida. Filtros em T são amplamente usados e estão disponíveis em muitas configurações. A maioria foi desenvolvida para minimizar a queda de pressão e fornecer manutenção e limpeza simples e rápida. Existe a opção de versões auto limpantes, que permitem que o líquido filtrado atravesse o filtro e as partículas líquidas voltem ao suprimento de líquido. Os filtros estão disponíveis em diversos materiais - inclusive FDA -

Provisão

materiais

compatíveis de montagem integral

para uso com água

potável - para Entrada Saída

aplicações de baixa, Conexão Conexão

média e alta

pressão.

Recipiente Cesta de filtro

Filtros em T contam com um plugue inferior

removível para retirada completa do conjunto

de telas durante a limpeza. Em alguns

modelos, o plugue do cano inferior pode ser

substituído por uma torneira de drenagem para

limpeza rápida.

5: Use pistolas de pulverização em vez de mangueiras Para limpeza da fábrica, use pistolas de pulverização de baixa pressão em vez de mangueiras. O consumo de água pode ser reduzido em 50% ou mais com o uso de pistolas de pulverização. Garantir que a água esteja "aberta" apenas quando necessário reduz significativamente o desperdício.

Usar pistolas de pulverização de baixa pressão em vez de mangueiras comuns pode reduzir o consumo de água em até 50%.

Torneira de drenagem

Limpar as agulhas remove resíduos dos orifícios dos bicos.

Filtros integrais evitam que resíduos entrem no bico.

Formas de reduzir o consumo de água 6: Lavagem automática de tanque Com frequência, os tanques são lavados manualmente por trabalhadores equipados com mangueiras ou enchendo e esvaziando os tanques diversas vezes. Dependendo do tamanho do tanque, esses métodos de lavagem podem usar centenas de litros de água toda vez que o tanque é lavado. Sistemas automáticos de lavagem de tanque são uma alternativa eficaz à lavagem manual. Algumas fábricas relataram economia de até US$ 50.000 por ano por tanque ao mudar para lavagem automática. Sistemas de limpeza no local (CIP, sigla em inglês) usam bicos pulverizadores para fornecer lavagem e enxágue total e controlada. Outras opções são lavadores de tanque motorizados ou movidos por líquido, de alto impacto, e sistemas turn-key automáticos. Além disso, ao usar consideravelmente menos água do que os métodos de encher/esvaziar, a limpeza de tanques apresenta diversos benefícios.

• Limpeza mais rápida e profunda.

• Reduz o uso de caros produtos químicos.

• Reduz custos de descarte.

• Melhora a segurança do trabalhador.

• Custos reduzidos de mão-de-obra e de tempo de manutenção

Sistemas turn-key integram bombas, sensores, motores e válvulas desenvolvidos para otimizar o desempenho dos bicos de lavagem de tanque. Os sistemas podem ser equipados para recircular o líquido de limpeza em um ciclo fechado, permitindo o reuso de uma parte de toda a água e soluções de produtos químicos de limpeza. Como com todos os sistemas de pulverização, é importante monitorar o desempenho do sistema e uso da água ao longo do tempo. Avaliação constante dos sistemas automáticos pode revelar oportunidades para otimização e economia adicional.

7: Mais formas de economizar água • Conserte os vazamentos! Tão fácil quanto parece,

frequentemente é negligenciado. • Algumas fábricas relataram uma redução no consumo de

água de 14% simplesmente ao consertar os vazamentos. Podem ser instalados medidores para detectar vazamentos.

• Substitua os canos que usam buracos abertos para criar

padrões de pulverização. Um manifold projetado irá aumentar o desempenho do pulverizador e economizar água suficiente para pagar a si próprio.

• Garanta o uso de bicos apropriados para a aplicação. Usar bicos ou padrões de pulverização errados, que produzem gotas muito grandes ou muito pequenas, pode causar pulverização em excesso, umidade em excesso ou nebulização.

• Certifique-se de que os bicos estejam devidamente posicionados para garantir a cobertura de pulverização precisa com mínimo desperdício.

• Defina se descargas de alguma operação podem ser substituídas por suprimento de água fresca em outra operação.

• Use água tratada para lavagem de calhas de piso. • Use válvulas retentoras com bicos para evitar pingos e

vazamentos para manter a pressão da linha. • Ensine os trabalhadores a usar mangueiras - equipadas

com pistolas de pulverização - de maneira econômica e apenas quando necessário.

• Feche as linhas de alimentação quando não estiverem em operação e considere usar redutores de vazão nas linhas de líquido.

• Desligue todas as vazões durante as paradas (exceto se as vazões forem essenciais para limpeza). Use válvulas solenoides para parar a vazão da água quando parar a produção.

Lavadores de tanque movidos por líquido e motorizados oferecem lavagem de alto impacto e reduzem o uso de água/produtos químicos e custos de mão-de-obra.

Formas de reduzir o consumo de água Otimizar os sistemas de pulverização contribui para um futuro lucrativo e sustentável Os bicos de pulverização são componentes de precisão desenvolvidos para produzir o desempenho específico e sob condições específicas. O fato de um bico estar pulverizando não significa que ele esteja trabalhando de maneira ótima. Quando seus sistemas de pulverização não estão otimizados, você não apenas está esgotando um recurso valioso; você pode sofrer muitos outros problemas caros, tais como:

• Problemas de controle de qualidade. • Período de inatividade de produção não programado. • Aumento na manutenção. • Maior consumo de eletricidade e de produtos

químicos caros.

Para garantir a operação de seu sistema no pico da eficiência e não desperdiçar água, comece com uma auditoria de seu sistema de pulverização, feita por um fabricante de bicos de boa reputação. Uma auditoria normalmente é oferecida sem nenhum custo e pode exigir muitas horas de trabalho. Muitos especialistas concordam que, para garantir água potável suficiente no futuro, devemos agir de forma agressiva hoje. A conservação da água está se tornando uma obrigação, mais do que uma opção. Esperamos que você ache este paper útil e que tome algumas medidas adicionais necessárias para minimizar o uso desnecessário de água. Para consulta com um de nossos especialistas, acesse www.spray.com.br

Você pode enviar um e-mail para spraybr@spray.com.br Hastelloy® é marca comercial registrada da Haynes International, Inc. Monel® é marca comercial registrada da Special Metals Corporation Stellite® é marca comercial registrada da Deloro Stellite WP104 impresso nos EUA ©Spraying Systems Co. 2009