Atualização Hidráulica Aumenta Eficiência de Prensas de Extrusão

Um desafio emergente para a indústria de prensas de extrusão é a tecnologia hidráulica antiga. Muitas prensas continuam usando bombas hidráulicas ineficientes e pouco confiáveis.

Caso Superior Extrusion

A Superior Extrusion enfrentou recentemente essa situação. Em 1996, a empresa comprou uma prensa Farrel usada de 1.650 toneladas. Em uso desde 1971, a prensa de 7 polegadas já produziu mais de 200 milhões de libras de extrusões de alumínio para o fabricante sediado em Michigan. Atualmente, a prensa opera em um turno de 10 horas por dia, com planos de migrar para dois turnos no futuro.

Em uma prensa de extrusão de alumínio desse porte, os componentes hidráulicos estão sujeitos a desgaste significativo e constante. Após décadas produzindo uma ampla gama de peças, a manutenção hidráulica — especialmente na bomba — tornou-se mais frequente, reduzindo o tempo de atividade e a produtividade.

Como ocorre com muitos clientes que usam bombas semelhantes, as peças tornaram-se quase impossíveis de obter e técnicos qualificados ficaram mais difíceis de encontrar. Uma consequência maior do envelhecimento da bomba foi o aumento de vazamentos de fluido hidráulico. A Superior passou a registrar 65 a 70 horas de inatividade por ano para reparar vazamentos, além dos custos de reparo e fabricação de tubulações e outras peças internamente.

Solução de Atualização "Drop-In" da Bomba Hidráulica

A Superior procurou a Bosch Rexroth para ajudar a desenvolver a solução, pois já haviam trabalhado juntos em outros projetos hidráulicos, tanto para novos sistemas quanto para atualizações de equipamentos. "A Bosch Rexroth existe há anos e tem reputação de qualidade e serviço. Isso era importante para nós porque, na indústria de extrusão, quando uma peça para, você não pode simplesmente ir à loja de ferragens comprar uma nova pronta", disse Bradley Couture, Presidente e CEO da Superior.

Segundo Michael Kramer, Engenheiro de Aplicação de Prensas na Bosch Rexroth, a bomba legada ficava sobre o tanque, puxando óleo do reservatório e fornecendo-o ao sistema através de duas portas de suprimento. A maioria das bombas modernas opera com apenas uma porta de suprimento, então a instalação de uma nova bomba exigia reconfiguração do sistema.

Além disso, a Superior e a Bosch Rexroth precisavam projetar uma atualização relativamente simples.

Antes de trabalhar com a Superior, a equipe da Bosch Rexroth reconheceu que esse estilo de bomba estava se tornando obsoleto. Em resposta, a equipe de engenharia em Bethlehem, PA, colaborou com associados na Alemanha para projetar e engenheirar uma substituição de bomba/manifold/controles.

Após 150 horas de testes na instalação de Bethlehem e mais de 2.000 horas de testes em produção na prensa de extrusão de 2.400 toneladas de um cliente da Rexroth, a equipe validou que a nova solução "drop-in" atendia aos padrões de desempenho e confiabilidade da empresa.

O projeto da Superior foi a primeira oportunidade de aplicar o conceito testado. No coração da solução estava uma bomba de pistão axial Rexroth A4VSO 500. "Adicionando uma válvula de retenção na parte inferior do tubo de sucção e injetando um volume parcial de enchimento no tubo, pudemos garantir que a entrada do tubo estivesse cheia na partida ou sob condições de fluxo mínimo", disse Kramer.

A atualização "drop-in" incorporou um circuito de manifold personalizado que replica a função de duas vias da bomba antiga com duas portas de pressão no mesmo local exato. Válvulas de cartucho de duas vias direcionam o óleo para a porta correta; esse design preservou grande parte da tubulação hidráulica existente e permitiu instalação mais fácil.

Para controlar o fluxo pelas portas de pressão, um controle eletrônico digital HACD foi configurado para receber os sinais analógicos existentes que controlavam as bombas legadas e usar essas saídas para controlar tanto a bomba A4VSO quanto as válvulas de controle. Isso simplificou o desafio de controles ao instalar uma nova geração de hidráulica com os sistemas existentes.

O resultado foi uma solução "drop-in" que moderniza a prensa sem o tempo de inatividade significativo ou custo associado a uma atualização ou substituição completa.

Resultados Mensuráveis Além da Redução de Tempo de Inatividade

A reforma da bomba hidráulica produziu resultados mensuráveis quase imediatamente, com aumentos significativos na velocidade da prensa. "Antes da atualização, a prensa operava em torno de 2.000 libras por hora", disse Couture. "Agora opera em torno de 2.400 libras por hora, cerca de 14% de aumento."

A velocidade aumentou tanto que, quando uma matriz específica rodava a 2.800 libras por hora, o forno da Superior não conseguia acompanhar a produção. A empresa descobriu que a nova reforma operava com muito mais eficiência, permitindo substituir motores de 200 hp por motores de 150 hp mais eficientes energeticamente. A temperatura do óleo também diminuiu, ajudando a reduzir custos ambientais e de resfriamento.

Segundo o CEO da Superior, a reforma forneceu uma solução inteligente e de fácil instalação para um problema persistente que prejudicava a produtividade e a eficiência operacional da empresa. Ao ter uma substituição pré-projetada da Rexroth para a bomba hidráulica, a Superior pôde estender a vida operacional da prensa com uma solução custo-efetiva que entregou rapidamente retorno mensurável sobre o investimento.