Como uma fábrica têxtil obteve bons resultados com a atualização de filtros
Os compressores de ar desempenham funções essenciais nas fábricas, conduzindo várias máquinas e realizando inúmeras outras funções. Quanto mais empoeirado o ambiente da fábrica, mais sobrecarregados ficam os filtros de ar que limpam o ar de entrada do compressor. Os filtros de celulose tradicionais podem entupir rapidamente, enquanto as tecnologias de filtro mais recentes da Donaldson podem oferecer rapidamente um retorno sobre o investimento.
Um exemplo disso ocorreu em uma fábrica têxtil empoeirada na China. O tempo de inatividade dos compressores de ar na fábrica foi bastante reduzido quando os filtros de ar convencionais foram substituídos por filtros de alta eficiência que empregam a tecnologia exclusiva de fibra fina da Donaldson. Os filtros Donaldson ampliaram em cinco vezes mais o intervalo de manutenção dos filtros de ar nesta fábrica, reduzindo significativamente seus custos de manutenção e melhorando a confiabilidade do sistema para o proprietário da fábrica.
Um ambiente desafiador
A fábrica têxtil na província de Shandong, na China, conta com aproximadamente 600 compressores que conduzem várias máquinas e operações. Com uma variedade de fibras e outras partículas no ar, os filtros de ar do compressor estavam ficando entupidos e acionando alarmes de fluxo de ar restrito após menos de 200 horas de serviço; em alguns casos, em apenas 50 horas. Os funcionários tentaram limpar os filtros invertendo os fluxos de ar, mas tiveram sucesso limitado, às vezes adicionando apenas mais 100 horas de vida útil ao filtro. Além disso, a limpeza dos filtros com ar de alta pressão não foi uma solução prática. O uso de ar de alta pressão para remover a sujeira de um filtro de ar danifica inevitavelmente os delicados meios filtrantes, levando a pequenos rasgos que permitem a passagem de mais e maiores partículas.
Para melhorar a situação, o fornecedor do compressor de ar discutiu com a Donaldson a possibilidade de substituir os filtros de ar de celulose por filtros de fibra fina de carregamento superficial empregando a tecnologia Ultra-Web® da Donaldson. Enquanto os filtros de celulose tradicionais fornecem eficiências de aproximadamente 99%, a tecnologia de fibra fina pode fornecer eficiências de 99,99%.
Como funciona a tecnologia
Os elementos filtrantes de entrada de ar têm sido tradicionalmente feitos de fibras de celulose ou de uma mistura sintética com celulose. A tecnologia Ultra-Web da Donaldson utiliza um elemento filtrante de fibra fina feito com um processo de deposição eletrostática (em inglês, electrospinning) que produz uma fibra sintética fina, contínua e resiliente que varia de 0,2 a 0,3 mícrons de diâmetro. A tecnologia Ultra-Web oferece alta eficiência ao estabelecer espaços finos entre as fibras que prendem a poeira na superfície do elemento filtrante, conforme mostrado nas Figuras 1 e 2. A poeira retida na superfície do elemento filtrante forma um “bolo de poeira” que permanece permeável ao ar, o que significa que a restrição através do filtro aumentará mais lentamente em comparação com um elemento filtrante de carregamento em profundidade de celulose, onde a poeira fica presa profundamente no elemento filtrante e pode bloquear as passagens do fluxo de ar.
Figura 1: A tecnologia Ultra-Web forma uma fina teia de fibras que prende o pó na superfície do elemento.
Figura 2: Poeira na superfície de um filtro de fibra fina.
Testando a alternativa
Para determinar o efeito dos filtros de alta eficiência, os funcionários instalaram os filtros de fibra fina em cinco compressores que anteriormente usavam um elemento filtrante tradicional de celulose. Os conjuntos de filtros foram alterados dos conjuntos originais montados verticalmente para novos conjuntos Donaldson, que abrigavam os filtros Ultra-Web em uma configuração horizontal. Os funcionários monitoraram as operações, comparando os tempos em que os alarmes de restrição de fluxo de ar foram acionados em ambos os tipos de filtros. Os resultados foram impressionantes.
Conforme mostrado na Figura 3, os filtros Ultra-Web aumentaram o tempo médio em que os alarmes foram acionados de aproximadamente 300 horas para mais de 1.500 horas, um aumento de cinco vezes. A Figura 3 mostra o número de horas de funcionamento para atingir um certo nível de queda de pressão. A carga superficial contribui para o aumento mais lento da restrição e, consequentemente, uma longa vida útil dos filtros.
A alta eficiência dos filtros também ficou evidente nas inspeções visuais. Conforme mostrado na Figura 4, uma quantidade significativa de poeira e outras partículas foi capturada no exterior do filtro no final do período de teste, enquanto o interior apresentou significativamente menos poeira, de modo que parecia quase tão limpo quanto um filtro novo.
Medidas pós-teste na fábrica
Após o teste, o operador da fábrica têxtil substituiu todos os filtros de ar em suas 600 máquinas por filtros Donaldson Ultra-Web, economizando mais de US$ 1 milhão por ano em custos operacionais. A substituição do filtro também resultou em uma economia anual de mão de obra de mais de 7.000 horas-homem. Isso equivale a aproximadamente 3,5 funcionários em tempo integral.
Outras considerações
A fábrica têxtil chinesa fornece um excelente exemplo de como a filtragem de ar aprimorada pode ter um impacto significativo na eficiência geral do sistema. O filtro de ar deve ser visto como uma parte importante de um “ecossistema” de filtragem que também inclui um filtro de óleo e um separador de ar e óleo, conforme mostra a Figura 5. A melhora no desempenho de um componente de filtragem impacta diretamente o desempenho de outros componentes de filtragem.
Os impactos que os componentes de filtragem têm uns sobre os outros podem ser vistos considerando o efeito que os filtros de ar têm na vida útil do separador de ar e óleo. Filtros de ar de alta qualidade produzem um aumento mais lento na restrição nos separadores de ar e óleo, proporcionando longa vida útil ao separador e diminuindo a queda de pressão no componente. A queda de pressão rouba a eficiência dos compressores; em outras palavras, a mesma quantidade de eletricidade produz menos energia de ar comprimido quando as quedas de pressão são introduzidas. Uma queda de pressão adicional de apenas 1 psi reduz essencialmente a saída do compressor em aproximadamente 0,5%.
Embora os resultados individuais do local possam variar dependendo do contaminante presente, dos filtros atuais utilizados e de outras variáveis, a maioria das fábricas que atualmente utilizam filtros de ar de baixa eficiência como os filtros de celulose tradicionais podem presenciar o benefício de selecionar um filtro de alto desempenho e de alta eficiência. Além das fábricas têxteis, outras indústrias que podem se beneficiar da filtragem de alta qualidade incluem fábricas de concreto, fábricas de processamento de madeira e praticamente qualquer outra instalação onde poeira e partículas estejam presentes. Um ponto-chave a ser lembrado é que um sistema é tão bom quanto seu elo mais fraco, e todo o ecossistema deve ser considerado ao selecionar o equipamento de filtragem. A equipe da Donaldson pode ajudar você a encontrar soluções baseadas em ecossistemas para seus requisitos exclusivos de sistema.
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