As fábricas de pasta de papel e de papel são instalações industriais importantes que dependem do ar comprimido ao longo de todo o processo. O ar comprimido é utilizado para separar e limpar a fibra de celulose em bruto, acionar ferramentas pneumáticas e até controlar válvulas. No entanto, as fugas de ar comprimido podem levar ao desperdício de energia, à redução da produtividade e ao aumento dos custos operacionais. Uma das formas mais eficazes de detetar fugas de ar comprimido em fábricas de pasta e papel é através da utilização de câmaras de imagem acústica. Neste artigo, explicaremos como estas câmaras funcionam e como ajudam as fábricas de pasta e papel a detetar fugas de ar comprimido de forma mais eficaz.
Índice
Desafios para a indústria do papel num mercado em mudança
Em 2021, o consumo mundial de papel e cartão atingiu 408 milhões de toneladas. Atualmente, a tendência está a mudar do papel tradicional para produtos mais sofisticados, tais como soluções de embalagem topo de gama e papéis especiais. Para acompanhar esta procura crescente, as fábricas de pasta e papel necessitam de um fornecimento constante de ar comprimido para manter uma taxa de produção quase contínua.
Um dos maiores desafios para acompanhar o ritmo da procura é a utilização eficiente dos recursos para garantir o sucesso contínuo no meio de uma crise energética atual. Os custos energéticos, especialmente nos sistemas de ar comprimido, representam uma parte significativa dos custos totais de produção na indústria da pasta, do papel e do cartão, pelo que é crucial enfrentar rapidamente estes desafios.
A importância do ar comprimido na produção de pasta e papel
O ar comprimido é um componente essencial da produção de pasta de papel e papel, que é utilizado para operar uma vasta gama de equipamentos e ferramentas. Os sistemas de ar comprimido funcionam frequentemente de forma contínua nas fábricas e contribuem substancialmente para os custos totais de energia. Na indústria da pasta e do papel, o consumo de energia pode representar até 20% dos custos totais de fabrico.
O papel do ar comprimido na produção de pasta e papel
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O ar comprimido é utilizado em várias fases do processo de produção de papel, incluindo:
Preparação da massa
Para criar papel, o processo começa com a preparação da pasta de papel, que pode provir de uma variedade de fontes, como madeira, algodão, arroz ou palha de trigo. A polpa é então misturada com água e produtos químicos para criar uma pasta que acabará por se tornar o papel. O ar comprimido é utilizado para misturar e agitar a pasta para garantir uma mistura homogénea.
Criação da folha
A pasta é então introduzida numa máquina de papel onde é submetida a uma série de processos para formar a folha de papel. Durante esta fase, o ar comprimido é utilizado para acionar vários equipamentos pneumáticos, tais como bombas e válvulas, que são necessários para regular o fluxo de líquidos e gases em toda a máquina de papel.
Remoção de água
Após o processo de fabrico do papel, são utilizados grandes volumes de água, que têm de ser removidos. Isto é conseguido através de técnicas de prensagem e secagem. O ar comprimido é utilizado para conduzir o processo de prensagem para remover o excesso de água da folha de papel e facilitar o processo de secagem, que ajuda a remover qualquer humidade remanescente do papel e a secá-lo eficazmente.
Pressionar
Uma vez formada a folha de papel, esta é submetida a um processo de prensagem para remover o excesso de água e achatar a folha. Este processo pode também conferir textura ao papel, dependendo do método de prensagem utilizado. O ar comprimido é utilizado para acionar o equipamento de prensagem, o que ajuda a remover a humidade da folha de papel e a achatá-la até à espessura desejada.
Revestimento e tratamento
Por último, são adicionados revestimentos ou tratamentos ao papel para melhorar o seu desempenho ou aspeto. Isto pode incluir a adição de acabamentos como o brilho ou o mate, revestimentos que tornam o papel resistente à água ou durável, ou tratamentos que melhoram a qualidade de impressão do papel. O ar comprimido é utilizado para alimentar o equipamento que aplica estes revestimentos e tratamentos ao papel.
É de salientar que o processo de fabrico de papel é altamente técnico e requer conhecimentos e equipamentos especializados para garantir a qualidade e a consistência dos produtos de papel. Numa fábrica de papel típica, um fornecimento fiável e constante de ar comprimido limpo e seco é crucial para manter uma taxa de produção quase constante e garantir produtos de papel de alta qualidade. Além disso, a indústria do papel tem feito progressos nos últimos anos para se tornar mais sustentável do ponto de vista ambiental, com muitas fábricas a implementarem práticas ecológicas, tais como a utilização de materiais reciclados, a redução de resíduos e a utilização de fontes de energia renováveis.
A importância da deteção de fugas de ar comprimido nas fábricas de pasta e papel
Os custos das fugas de ar comprimido nas fábricas de pasta e papel
As fugas de ar comprimido podem ser uma importante fonte de desperdício de energia e perda de produtividade nas fábricas de pasta e papel. Infelizmente, as fugas são um problema comum nestes sistemas, sendo que os sistemas de ar comprimido perdem tipicamente 25-30% do seu ar devido a fugas. Nalguns casos, estas perdas podem mesmo ultrapassar os 80%.
Estas perdas têm consequências económicas significativas, tais como um aumento de 25-30% nos custos de energia, despesas adicionais em equipamento de compressão para satisfazer os requisitos das ferramentas de ar comprimido, uma redução de 30% na vida útil do compressor, o que leva a custos de substituição mais elevados e custos de manutenção adicionais para o equipamento adicional.
Quanto custam as fugas de ar comprimido à sua fábrica de papel?
Então, o que é que isso significa exatamente em termos de custos monetários reais? O custo de fugas de ar comprimido em fábricas de pasta e papel pode variar entre 720 e 55 333 dólares por ano (dependendo da dimensão da fuga e do psig total).
A Plant Service Magazine descreve o custo das fugas em função da sua dimensão cumulativa. Com base no funcionamento 24 horas por dia, 7 dias por semana e 8 cêntimos por kWh, podemos esperar que um sistema de ar comprimido com uma manutenção deficiente custe a uma empresa muitas dezenas de milhares de dólares por ano.
Os custos das fugas de ar comprimido vão para além das consequências económicas. A perda de pressão pode fazer com que as ferramentas pneumáticas trabalhem de forma menos eficiente, o que pode ter um impacto na qualidade do produto final.
Além disso, as fugas de ar comprimido podem representar um risco de segurança na fábrica. Se uma fuga não for detectada e reparada, pode libertar ar comprimido a alta velocidade, o que pode causar ferimentos ou danificar o equipamento.
Os desafios da deteção de fugas de ar comprimido em fábricas de pasta e papel
As fábricas de pasta de papel e papel são instalações tipicamente complexas que funcionam frequentemente 24 horas por dia, 7 dias por semana, com várias fases do processo de produção de papel a decorrer em simultâneo. Isto cria um ambiente difícil para a deteção de fugas, uma vez que existem inúmeras áreas onde podem ocorrer fugas. Além disso, o equipamento utilizado nas fábricas pode produzir níveis elevados de ruído, o que pode dificultar a deteção de fugas de ar comprimido utilizando apenas a audição natural.
Limitações dos métodos tradicionais de deteção de fugas de ar
Os métodos tradicionais de deteção de fugas, como os sniffers e os sprays de fugas, podem também ter uma eficácia limitada na deteção de fugas de ar comprimido em fábricas de pasta de papel e papel.
Os farejadores são ferramentas que utilizam uma sonda ou uma haste de deteção para detetar fugas numa unidade cheia de um gás marcador. A sonda move-se sobre a peça e detecta a fuga à medida que passa sobre ela. A sensibilidade da sonda, a velocidade do movimento e a distância à peça determinam a precisão da deteção de fugas. As técnicas de deteção de fugas podem localizar fugas numa peça e detetar fugas tão pequenas como 10-7 mbar - l/s, dependendo do gás marcador utilizado. No entanto, dependem do operador e podem não detetar fugas, o que as torna inadequadas para ambientes de produção de grande volume.
A pulverização para detetar fugas envolve a aplicação de uma solução com sabão na área suspeita da fuga e a procura de bolhas, mas, mais uma vez, este método pode não detetar pequenas fugas ou fugas em áreas de difícil acesso.
O método mais popular para identificar fugas em compressores de ar é um detetor acústico ultrassónico de transdutor único. Este dispositivo eletrónico pode detetar sons de alta frequência que indicam fugas de ar. No entanto, o método tradicional de utilização de um sistema ultrassónico de transdutor único é como a utilização de um sensor de temperatura pontual para inspecções termográficas: é funcional, mas pode ser moroso e as equipas de manutenção têm de o utilizar frequentemente durante as paragens programadas. Além disso, para serem eficazes, os operadores necessitam de uma formação extensiva e de meses de prática.
Onde procurar fugas de ar comprimido em fábricas de pasta e papel
Os sistemas de ar comprimido têm potencial para muitas fugas porque são complexos, com muitas ligações. Possíveis fontes de fugas em sistemas de ar comprimido:
- Acoplamentos
- Mangueiras
- Condutas
- Acessórios
- Juntas de tubagem
- Acoplamentos de libertação rápida
- Unidades de filtro/regulador/lubrificador (FRL)
- Purgadores de condensados
- Válvulas
- Flanges
- Juntas
- Vedantes de roscas
- Dispositivos de ponto de utilização
- Purgadores de condensado abertos
- Válvulas de fecho abertas
O diagrama acima mostra os componentes típicos de um sistema de ar comprimido. Cada uma destas caixas azuis representa uma potencial fonte de fuga.
A importância das câmaras de imagem acústica para a deteção de fugas de ar comprimido nas fábricas de pasta e papel
Dadas as limitações dos métodos tradicionais de deteção de fugas, as câmaras de imagem acústica surgiram como uma ferramenta poderosa e eficaz para identificar fugas de ar comprimido em fábricas de pasta e papel.
Utilizando câmaras de imagem acústica, os operadores podem identificar com rapidez e precisão a origem de uma fuga com um mínimo de formação, mesmo em ambientes ruidosos e complexos. Isto permite que as fábricas tomem medidas correctivas rapidamente, reduzindo o desperdício de energia, minimizando o risco de perigos para a segurança e optimizando o desempenho do seu equipamento.
O que são imagens acústicas?
A imagem acústica é um método de ensaio não destrutivo que utiliza ondas sonoras para criar imagens da estrutura interna de um objeto ou ambiente. É utilizado numa vasta gama de indústrias, tais como a aeroespacial, a automóvel e a indústria transformadora, para identificar defeitos, localizar falhas e monitorizar o estado do equipamento.
Como as câmaras de imagem acústica detectam fugas de ar comprimido
As câmaras de imagem acústica detectam fugas de ar comprimido através da análise das ondas sonoras geradas pelo ar que se escapa. À medida que o ar se escapa da fuga, cria uma assinatura sonora única que é captada pela câmara. A câmara cria então uma representação visual das ondas sonoras, permitindo aos operadores identificar rapidamente a localização e a dimensão da fuga.
Exatidão e precisão das câmaras de imagem acústica
As câmaras de imagem acústica podem localizar e medir com precisão as fugas de ar comprimido. Podem identificar a localização exacta de fugas do tamanho de um orifício, permitindo que as operações localizem e reparem rapidamente as fugas para minimizar o desperdício de energia e reduzir os riscos de segurança. Também podem medir fugas tão pequenas como 0,004 L/min para que os utilizadores possam dar prioridade às reparações.
Vantagens da utilização de câmaras de imagem acústica em fábricas de pasta e papel
As câmaras de imagem acústica oferecem várias vantagens na deteção de fugas de ar comprimido em fábricas de pasta e papel. Estas vantagens incluem
Aumento da eficiência energética
As fugas de ar comprimido podem ser uma importante fonte de desperdício de energia nas fábricas de pasta e papel. Ao identificar e reparar rapidamente as fugas utilizando câmaras de imagem acústica, as fábricas podem melhorar a sua eficiência energética e reduzir o seu consumo de energia. Isto traduz-se em custos operacionais reduzidos e numa redução da pegada de carbono.
Melhoria da produtividade
As fugas de ar comprimido também podem afetar a produtividade das fábricas de pasta e papel, reduzindo a eficiência do equipamento pneumático. Ao identificar e reparar rapidamente as fugas, as fábricas podem melhorar o desempenho do seu equipamento e aumentar a produtividade.
Poupança de custos
A deteção e reparação de fugas de ar comprimido utilizando câmaras de imagem acústica pode também proporcionar poupanças de custos significativas às fábricas de pasta e papel. Ao reduzir o seu consumo de energia e melhorar o desempenho do seu equipamento, as fábricas podem reduzir os seus custos operacionais e aumentar a sua rentabilidade.
Para melhor visualizar as poupanças totais de custos proporcionadas por uma câmara de imagem acústica, como a FLIR Si124, a FLIR disponibiliza gratuitamente uma calculadora de retorno do investimento (ROI). Esta ferramenta online permite à indústria da pasta e do papel estimar as potenciais poupanças de energia resultantes da deteção e reparação de fugas de ar, relativamente ao custo da própria câmara.
Aumento da segurança
A presença de fugas de ar comprimido em fábricas de pasta e papel representa um risco de segurança significativo, especialmente quando não são detectadas e reparadas prontamente. Como salienta a Nex Flow, o perigo associado à fuga de mangueiras ou conectores não pode ser subestimado. No caso de uma mangueira danificada e pressurizada, um "rebentamento" exterior pode causar ferimentos graves. Esta libertação súbita de pressão pode desencadear a ligação ou a desconexão de uma máquina, pondo em perigo tanto o operador como as pessoas próximas.
As câmaras de imagem acústica permitem às fábricas identificar e reparar rapidamente as fugas, reduzindo o risco de perigos e melhorando a segurança geral das suas operações.
Em resumo, os benefícios da utilização de câmaras de imagem acústica em fábricas de pasta e papel incluem uma maior eficiência energética, maior produtividade, poupança de custos e maior segurança. Ao investir na tecnologia de imagem acústica, as fábricas podem otimizar o desempenho e a segurança das suas operações, reduzindo simultaneamente o seu impacto ambiental e os custos operacionais.
Localização de fugas de ar comprimido numa fábrica de papel utilizando uma câmara de imagem acústica
Ao contrário dos métodos tradicionais, como farejadores e sprays de fugas, o detetor de fugas de ar por ultra-sons FLIR Si124 oferece uma alternativa muito mais segura e rápida para o pessoal de manutenção. A sua tecnologia avançada permite que as fugas de ar comprimido sejam identificadas com precisão à distância, eliminando a necessidade de se aproximar de áreas suspeitas de fugas e de maquinaria pesada, reduzindo o risco de riscos profissionais e promovendo um ambiente de trabalho seguro.
Com 124 microfones, a FLIR Si124 oferece uma deteção rápida e precisa de fugas, bem como uma estimativa em tempo real do tamanho e dos custos associados, utilizando uma análise baseada em inteligência artificial. O seu funcionamento com uma só mão torna-o fácil de utilizar e compatível com qualquer fase do ciclo de manutenção de uma fábrica, incluindo, entre outros, a inspeção de sistemas de aspersão de tubos secos, sistemas de vapor e sistemas de vácuo. A sua capacidade de inspeção em grande escala permite que as inspecções sejam realizadas sem interromper a produção, reduzindo ainda mais os custos.
FLIR Si124 a detetar uma fuga de ar comprimido
O software da FLIR Si124 distingue-a de outras câmaras de imagem acústica. O software de desktop FLIR Thermal Studio Suite oferece um benefício adicional para a indústria de papel e celulose, integrando imagens térmicas e acústicas num único relatório. Esta dupla funcionalidade melhora a tomada de decisões de manutenção, eliminando a necessidade de aprender várias plataformas de software.
Além disso, utilizando o serviço de nuvem gratuito FLIR Acoustic Camera Viewer, as capturas de imagem são rapidamente carregadas via Wi-Fi e analisadas em profundidade, facilitando a quantificação de fugas de ar comprimido, incluindo o custo estimado da fuga. Este recurso permite que os departamentos de manutenção priorizem os reparos e torna mais fácil para os gerentes de manutenção demonstrar o impacto de seus equipamentos no resultado final de uma empresa.
Para além disso, a FLIR Si124 é extremamente fácil de utilizar e requer uma formação mínima. Ao integrá-lo nas rotinas de manutenção regulares, os profissionais podem identificar rapidamente os problemas e garantir a continuidade das operações de energia e fabrico.
Práticas recomendadas para a utilização de câmaras de imagem acústica em fábricas de pasta e papel
Para maximizar a eficácia das câmaras de imagem acústica na deteção de fugas de ar comprimido em fábricas de pasta e papel, é importante seguir as melhores práticas na sua utilização. Essas práticas incluem:
Realização de inspecções regulares de deteção de fugas
Para garantir que as fugas de ar comprimido são identificadas e reparadas atempadamente, as fábricas devem realizar inspecções regulares de deteção de fugas com câmaras de imagem acústica. A frequência destas inspecções pode variar consoante a dimensão e a complexidade da fábrica, bem como a idade e o estado do sistema de ar comprimido. No entanto, recomenda-se que as fábricas realizem inspecções pelo menos uma vez por ano para garantir que as fugas são detectadas e reparadas a tempo.
Colocação correcta da câmara
A eficácia das câmaras de imagem acústica na deteção de fugas de ar comprimido pode ser afetada pela sua colocação. Para garantir uma deteção de fugas precisa e fiável, as câmaras de imagens acústicas devem ter uma linha de visão para as áreas onde é mais provável que ocorram fugas, como juntas de tubos ou áreas de difícil acesso.
Sete vantagens da utilização de uma câmara de imagem acústica para a deteção de fugas de ar em fábricas de pasta e papel
- Poupar dinheiro e assegurar a continuidade operacional e a qualidade consistente através da localização atempada de fugas de ar comprimido ocultas.
- Digitalização rápida de grandes áreas e localização precisa de problemas críticos para poupar tempo, energia e custos.
- Requer uma formação mínima e é fácil de incorporar nos ciclos de manutenção.
- Fornecer resultados em tempo real e dados accionáveis para planos de manutenção e reparação através de análises baseadas na aprendizagem automática.
- Permite que os profissionais concluam as suas inspecções 10 vezes mais depressa do que com os métodos tradicionais.
- A análise avançada separa a assinatura sonora da fuga do ruído de fundo, tornando possível detetar fugas de ar mesmo em ambientes ruidosos.
- Permite que a manutenção baseada em condições em fábricas de pasta de papel e papel seja realizada de forma eficiente e sem parar a operação, uma vez que a câmara sem contacto funciona a partir de uma distância de operação de 0,3 m até 130 m.
Conclusão
As fugas de ar comprimido podem ser uma importante fonte de desperdício de energia, perda de produtividade e aumento dos custos operacionais nas fábricas de pasta e papel. No entanto, ao utilizar câmaras de imagem acústica para detetar e reparar fugas, as fábricas podem conseguir poupanças de custos significativas, melhorias na eficiência energética e melhorias na segurança. Ao seguir as melhores práticas para a utilização de câmaras de imagem acústica, as fábricas podem garantir que os seus sistemas de ar comprimido estão a funcionar com a máxima eficiência, maximizando a produtividade e a rentabilidade das suas operações.
Perguntas mais frequentes
O ar comprimido é utilizado para diversos fins nas fábricas de pasta de papel e papel, tais como o funcionamento de ferramentas pneumáticas, o controlo de válvulas e o transporte de materiais.
As fugas de ar comprimido podem levar ao desperdício de energia, à redução da produtividade e ao aumento dos custos de funcionamento.
A imagiologia acústica é uma tecnologia de imagiologia não destrutiva que utiliza ondas sonoras para criar imagens.
As câmaras de imagem acústica detectam fugas de ar comprimido ouvindo o som do ar a sair de uma fuga, que pode ser distinguido do ruído industrial de fundo.
A utilização de câmaras de imagem acústica pode aumentar a eficiência energética, melhorar a produtividade, poupar custos e aumentar a segurança.
As câmaras de imagem acústica são mais eficazes do que os métodos tradicionais de deteção de fugas, como as inspecções ultra-sónicas de transdutor único e as inspecções visuais, porque podem detetar fugas que são difíceis de localizar com outros métodos.
Sim, as câmaras de imagem acústica podem ser utilizadas para detetar fugas de ar comprimido e de gás numa vasta gama de instalações industriais, tais como fábricas, refinarias e instalações de processamento químico.
O montante das poupanças pode variar consoante a dimensão e a complexidade da fábrica, mas estudos demonstraram que a utilização de câmaras de imagem acústica pode reduzir o consumo de ar comprimido até 25%.
Não, a utilização de câmaras de imagem acústica em fábricas de pasta de papel e papel é segura e não apresenta quaisquer riscos de segurança adicionais para os trabalhadores para além dos associados ao funcionamento do sistema de ar comprimido.
A frequência das inspecções de deteção de fugas pode variar consoante a dimensão e a complexidade da fábrica, bem como a idade e o estado do sistema de ar comprimido. No entanto, recomenda-se que as fábricas realizem inspecções pelo menos uma vez por ano para garantir que as fugas são detectadas e reparadas atempadamente.
Se precisar de mais informações sobre as câmaras de imagem acústica utrasound, contacte os nossos técnicos por correio eletrónico ou através dos telefones 91 159 39 78 | 93 706 36 79
Como detetar fugas de ar comprimido mais rapidamente com imagens acústicas
Como detetar fugas de ar comprimido mais rapidamente com imagens acústicas
Reduzir os custos de energia através da deteção de fugas com a FLIR Si124
Poupe nos custos de energia com a câmara de imagem acústica ultra-sónica FLIR Si124.
Imagem acústica com FLIR Si124
A câmara de imagem acústica industrial FLIR Si124 produz uma imagem acústica precisa que é sobreposta em tempo real a uma imagem de câmara digital.