Reduzindo Custos de Energia em Embalagem: Aproveitando Válvulas Pneumáticas e Sensores Inteligentes para Sustentabilidade

Escrito por especialistas da Emerson.

Estima-se que mais de um terço das emissões de gases de efeito estufa sejam produzidas por sistemas alimentares, com processos de embalagem responsáveis por cerca de 5,4% disso. Para reduzir — e, finalmente, eliminar — emissões, empresas de bens de consumo embalados (CPGs) estão estabelecendo metas de descarbonização. À medida que CPGs agem e avançam em direção à neutralidade de carbono, buscam maneiras confiáveis de reduzir o uso de energia em suas instalações.

Uma maneira pela qual muitas empresas estão reduzindo confiavelmente o consumo de energia é através da integração de novas tecnologias de válvulas pneumáticas energeticamente eficientes. Válvulas de controle pneumáticas são críticas para uma ampla gama de sistemas de embalagem por seu desempenho custo-efetivo e confiável. Sua prevalência e a variedade de novas capacidades inteligentes que fabricantes de válvulas pneumáticas desenvolveram apresentam grande oportunidade para CPGs economizarem energia e obterem maior valor de seus sistemas pneumáticos.

Otimizando o Uso de Energia Usando Sensores de Fluxo

Em geral, CPGs têm muitas máquinas, geralmente de diferentes fabricantes, que compartilham uma linha principal de suprimento de ar comprimido. O ar comprimido que instalações de embalagem usam para operar este equipamento e alimentar processos em suas linhas de embalagem requer uma quantidade considerável de energia para produzir. Infelizmente, nem todo ele é usado eficientemente; algum ar comprimido pode ser desperdiçado através de vazamentos. Vazamentos podem ser difíceis de detectar e frequentemente passam despercebidos até resultarem em enormes perdas de energia e tempo de inatividade caro.

Monitoramento de sistema pneumático é uma maneira de detectar vazamentos e controlar o uso de energia. A maioria das máquinas não tem tecnologia de monitoramento embutida. No entanto, elas podem ser adaptadas com sensores pneumáticos inteligentes. Sensores de fluxo, como o sensor Série AF2 AVENTICS™ da Emerson, tornam possível identificar e resolver vazamentos cedo — e até antes que aconteçam — para otimizar o uso de energia.

Ao medir o consumo de ar comprimido em tempo real, sensores de fluxo podem oferecer uma imagem clara do desempenho do sistema pneumático e consumo de energia. Usando essa informação, empresas podem entender melhor seu uso de energia e tomar ações significativas para controlá-lo efetivamente.

Muito mais que um medidor de fluxo, o AF2 mede oito parâmetros de processo diferentes: pressão, temperatura, taxa de fluxo mássico, taxa de fluxo volumétrico, velocidade de fluxo, massa total, volume total e energia. Seu grande display OLED configurável apresenta claramente os dados operacionais, facilitando a leitura pelos operadores. Operadores também podem configurar várias visualizações, incluindo gráficos de fluxo, para medições, bem como curvas de processo e valores cumulativos. O sensor armazena até sete dias de memória, para que os operadores possam acessar histórico básico da máquina também.

O AF2 fornece dados no nível da máquina e pode sinalizar qual máquina na linha de suprimento pode ter um vazamento. Usando dados, operadores podem obter insights sobre o fluxo de ar de uma máquina e correlacionar o que aprendem de volta aos ciclos da máquina. Ao entender melhor o ciclo da máquina e seu perfil de ar, um operador pode comparar dados em tempo real a dados de linha de base, como um perfil de fluxo de ar padrão, ou dados da melhor máquina na linha. Se houver um desvio dos dados de linha de base, operadores podem identificar o problema e agir rapidamente, como substituir um componente que está causando vazamento.

Comparar perfil de ciclo e consumo de ar fornece muitas informações valiosas sobre saúde da máquina, vazamentos possíveis e consumo de energia que os operadores não teriam acesso de outra forma. Isso pode ajudar os operadores a tomar decisões confiantes e agir para controlar melhor o uso de energia da linha de embalagem.

De fato, a capacidade de captura de dados e abordagem sistemática do AF2 permitem que operadores monitorem o consumo de ar em sistemas pneumáticos de acordo com DIN ISO 50001 para gestão de energia. Este padrão ISO foi criado para ajudar organizações a estabelecer, implementar, manter e melhorar seus sistemas de gestão de energia.

Usando apenas o AF2, CPGs podem manter os dados coletados dentro de sua própria rede de TI ou podem extrair dados para a nuvem via gateways. Quando emparelhado com um gateway e software especialmente desenvolvido, operadores podem acessar dashboards avançados, armazenar dados históricos, criar limites de parâmetros que acionam alertas, completar análise de vazamento, correlacionar dados com outros sensores de máquina, completar contabilidade de site e muito mais.

A simplicidade do AF2 e sua amplitude de informações fornecem aos CPGs um ponto de entrada fundamental para suas jornadas de transformação digital e uma maneira valiosa de economizar energia de forma confiável.

Os dados dos sensores podem ser apresentados aos operadores via insights e visualização em seus dispositivos inteligentes pessoais, facilitando o acesso, interpretação e uso para tomada de decisões. (imagem cortesia da Emerson)

Reduzindo Desperdício Usando Válvulas Proporcionais

Estima-se que quase 1 milhão de garrafas plásticas sejam vendidas a cada minuto. A maioria delas são garrafas de tereftalato de polietileno (PET). Para atender à demanda global, cerca de 3.500 sistemas de moldagem por sopro e estiramento (SBM) são fabricados e implantados a cada ano.

Os sistemas de produção mais recentes incorporam o processo SBM com o processo de envase em um fluxo de produção contínuo. Sistemas combinados podem reduzir tanto a pegada física de uma linha quanto sua pegada de carbono, eliminando a necessidade de enviar garrafas da produção para o enchimento. As tecnologias de válvulas pneumáticas que alimentam funções-chave do SBM podem economizar uma quantidade significativa de energia também.

Três tecnologias pneumáticas que podem fazer a maior diferença no consumo de energia de um sistema de produção são válvulas de controle proporcionais, sistemas de preparação de ar e blocos de sopro. Sistemas de preparação de ar pneumáticos melhoram a eficiência e fornecem maior controle do ar de baixa e alta pressão que atuadores de pré-forma e etapas de expansão de garrafas por sopro usam para formar garrafas. As funções de pré-sopro, sopro, reciclagem e exaustão de blocos de sopro compactos e de alto desempenho controlam melhor o crescimento do volume da garrafa. Válvulas proporcionais avançadas, no entanto, revolucionam a expansão de pré-sopro e melhoram significativamente a eficiência energética desta etapa.

A Emerson oferece uma solução de válvula de controle proporcional especialmente projetada para substituir o fluxo de alta pressão ligado/desligado na etapa de expansão de pré-sopro na produção de PET. A solução inovadora combina uma válvula proporcional especialmente projetada, eletrônica de controle e software. A válvula proporcional ajusta finamente a expansão de cada garrafa dentro do molde, modulando o fluxo em vez de fornecer uma taxa de fluxo uniforme durante todo o processo de sopro, como faz o fluxo de alta pressão ligado/desligado. O sistema pode armazenar pontos de ajuste da sequência de sopro na válvula ou responder a direções de controle do CLP programável do SBM para crescimento deliberado da garrafa, tornando possível para usuários finais refinar precisamente como garrafas aquecidas se expandem dentro do molde.

A capacidade de ajustar finamente a formação da parede e formato da garrafa torna possível criar garrafas mais finas e leves, o que pode reduzir a quantidade de material usada para cada garrafa. Também economiza energia reduzindo a pressão de ar de sopro necessária para formação da garrafa sem sacrificar a qualidade, bem como a temperatura de aquecimento no forno de pré-sopro.

Além de modular precisamente o crescimento da garrafa, esta tecnologia avançada de válvula proporcional tem várias capacidades adicionais que melhoram a eficiência energética e sustentabilidade do processo de sopro de garrafas PET. O sistema também pode fornecer resultados de feedback que indicam a qualidade de cada sopro. Esses dados críticos ajudam fabricantes de garrafas a aperfeiçoar seu processo de formação, o que pode melhorar a qualidade e consistência da garrafa e reduzir sucata. Também fornece dados de monitoramento de condição que permitem manutenção preventiva, melhorando a eficiência e reduzindo tempo de inatividade.

Além dos benefícios de economia de energia da nova tecnologia de válvula proporcional, o sistema permite que fabricantes de garrafas atinjam uma taxa de produção mais alta ao produzir formas complexas de garrafas que podem ser mais atraentes para consumidores. E, como o processo pode ser facilmente atualizado via software/fórmula do CLP, cada estação de sopro na máquina pode ser refinada para maior melhoria sem parar a produção.

Melhor Controle, Maior Economia

Novas tecnologias inteligentes de válvulas pneumáticas fornecem às CPGs maneiras de reduzir confiavelmente o uso de energia. A integração de sensores inteligentes em linhas de embalagem e válvulas proporcionais na produção de garrafas PET dá às CPGs a capacidade de controlar processos e refinar seus resultados. Descarbonizar linhas de embalagem de forma confiável não acontecerá sem intenção — exigirá o alto nível de controle, precisão e deliberação que estas tecnologias são projetadas para fornecer.

Entre em contato com os especialistas da JHFoster para saber como você pode começar a economizar energia em sua instalação.