Hudson Products: Inovando 60+ Anos de Excelência em Ventiladores de Fibra de Vidro

A Hudson Products recorreu à Wickert Hydraulic Presses para uma prensa semelhante às existentes, mas com controles atualizados e maior funcionalidade e controle. Fonte: Wickert Hydraulic Presses

A Hudson Products (Hudson, Beasley, Texas, EUA) é um fabricante líder de trocadores de calor a ar e ventiladores de fluxo axial. Os ventiladores axiais de fibra de vidro Tuf-Lite da empresa estão em produção há mais de 60 anos e são preferidos para aplicações industriais. Mais de 250.000 ventiladores Tuf-Lite estão atualmente em uso em todo o mundo.

A série de ventiladores Tuf-Lite começou em 1955 com o Tuf-Lite I, com lâmina de compósito reforçado com fibra de vidro. Desde sua criação, o ventilador passou por algumas iterações. O ventilador original era fabricado como um aerofólio monolítico de uma peça, moldado como peça oca. O Tuf-Lite II foi introduzido em 1984 para aumentar a fabricabilidade das peças do ventilador. Segundo o gerente de operações da Hudson Products, Nick Rizzo, era desafiador manter o perfil do aerofólio monolítico original e ainda atender aos requisitos das peças. Um novo design de duas peças foi concebido, com lâmina compreendendo aerofólio e suporte, ou pescoço. O design também viu uma mudança em seu cubo central. No design Tuf-Lite I, o pescoço moldado da lâmina monolítica encaixava-se em um soquete no cubo, enquanto no design Tuf-Lite II, o pescoço cilíndrico da lâmina era mantido no lugar por duas metades de braçadeira entre uma placa de cubo superior e inferior. O Tuf-Lite III foi introduzido em 2004, revertendo ao design de lâmina monolítica, mas mantendo a convenção de braçadeira.

Os designs Tuf-Lite II e Tuf-Lite III da Hudson usam uma resina vinil éster proprietária em um processo de fabricação por moldagem por transferência de resina (RTM). Um sistema proprietário de proteção de borda de ataque também é embutido, e um revestimento resistente a UV é aplicado ao exterior da lâmina. Os ventiladores são projetados para resistir à corrosão e maximizar a relação resistência-peso. As lâminas incorporam torção e afilamento aerodinâmicos projetados para fornecer distribuição uniforme de fluxo de ar e eficiência energética, minimizando vibração.

A Hudson reconheceu uma necessidade no mercado para um ventilador de grande diâmetro e baixo ruído e viu uma oportunidade para mais uma iteração da série Tuf-Lite. Para o Tuf-Lite IV, a empresa empregou tecnologia de dinâmica de fluidos computacional (CFD) para um design focado em redução de ruído e fluxo de ar eficiente.

"O conceito de design por trás do Tuf-Lite IV era permitir que colocássemos uma lâmina em operação que funcionasse tão eficientemente quanto nossos designs existentes, porém em uma velocidade operacional mais baixa", explica Rizzo.

O design resultante do Tuf-Lite IV é modelado após o Tuf-Lite III, mas é cerca de 20% maior. Devido ao tamanho aumentado do ventilador, o novo design não era compatível com o equipamento de fabricação existente da Hudson.

"Esta é uma lâmina significativamente maior do que moldávamos antes no estilo monolítico", diz Rizzo. "Ela tem uma corda muito mais larga, é significativamente mais longa e a forma do aerofólio tem uma curvatura ou varredura pronunciada."

A Hudson Products precisava de uma prensa capaz de lidar com a ferramenta de 5m x 1m necessária para moldar as lâminas do ventilador Tuf-Lite IV. Fonte: Wickert Hydraulic Presses

A Hudson precisava de uma prensa capaz de lidar com a ferramenta de 5 por 1 metro necessária para moldar as peças. As prensas de compósitos da Hudson foram anteriormente desenvolvidas e construídas internamente, mas para o novo design do ventilador a empresa recorreu à Wickert Hydraulic Presses (Hebron, KY, EUA; Landau, Alemanha) para uma nova prensa personalizada. Além do tamanho aumentado, o novo design da lâmina apresentou vários desafios de produção. Estes incluíram mudanças na sequência de laminação, tipo de fibra de vidro, configuração de material, número de camadas, pontos de injeção de resina e posicionamento de linhas de ventilação. Um novo sistema de resina à base de epóxi também foi considerado durante a fase de design, mas ao longo do desenvolvimento a Hudson voltou ao vinil éster usado em iterações anteriores.

"Várias opções personalizadas foram incluídas na prensa que eram específicas para seus moldes", diz Tony Ackerman, engenheiro de vendas regional da Wickert. "Nos reunimos com o fornecedor de moldes da Hudson e colaboramos no design."

"Não sabíamos exatamente como a frente de resina fluiria pela peça dentro da cavidade do molde", explica Rizzo. "O ponto de convergência dessa frente de resina também era uma preocupação. Com nossos designs existentes — sendo uma aplicação RTM — o molde fechado é ventilado, então, enquanto bombeamos resina sobre a peça, o ar escapa pelas linhas de ventilação. Uma vez que a peça está completamente molhada, a ideia é que a resina sangre pelas linhas de ventilação — então o posicionamento dessas linhas de ventilação é muito importante na ferramenta do molde. Queremos colocar essas linhas de ventilação no ponto de convergência da frente de resina enquanto ela flui sobre a peça."

A Wickert também colaborou com a Hudson no sistema de controle da prensa para configurar a sequência específica, sistema de alarme e integração com o sistema de bomba de resina. O ciclo automático foi projetado para otimizar o tempo de injeção, pressão, aquecimento e resfriamento. Como uma bexiga de ar é usada para criar uma cavidade na lâmina oca do ventilador, a Wickert instalou controles de atuação de ar para dizer à bexiga quando inflar em um momento específico do ciclo.

"Nossas máquinas existentes têm um nível de automação como parte do ciclo de fabricação onde o operador é capaz de iniciar uma injeção de resina, ciclo de molhagem, depois ciclo de cura de aquecimento e depois ciclo de resfriamento", diz Rizzo. "A Wickert nos deu uma prensa que cumpriu todos esses requisitos — fomos capazes de programar um ciclo automático do operador que funcionava de forma semelhante ao que nossas prensas existentes nos dão, com controles atualizados e um grau maior de funcionalidade e controle em comparação com nossas máquinas mais antigas."

Além disso, a Wickert projetou a prensa como uma máquina hidráulica de atuação superior, que produz uma altura de trabalho baixa, tornando-a facilmente acessível para o operador.

"Um dos recursos personalizados na prensa é uma placa de aquecimento superior que pode girar para se apresentar a um operador para limpeza e inspeção visual", acrescenta Ackerman.

Enquanto a automação da prensa ainda está sendo finalizada e alguns ajustes de software ainda estão sendo feitos, a Hudson já começou a produzir os ventiladores Tuf-Lite IV e está enviando unidades.

"A largura de corda maior e o perfil varrido permitem que a lâmina opere com eficiência aumentada em RPM mais baixo, fornecendo uma saída de ruído geral menor", diz Rizzo sobre as novas lâminas. "Além disso, fomos capazes de atender a esses requisitos com significativamente menos lâminas em comparação com o design existente."

Menos lâminas significam menos material, tornando o Tuf-Lite IV mais leve e menos caro de produzir.