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Como aumentar a eficiência e as poupanças com testes de fugas aos sistemas de ar comprimido no fabrico de alimentos

01 de Outubro de 2021 | Deteção de fugas, Saúde

O ar comprimido é a "quarta ferramenta" da indústria alimentar e de bebidas, logo após as três principais: água, eletricidade e gás natural. A fiabilidade desta quarta ferramenta depende da pressão de ar estável, o que significa que até pequenas fugas podem representar um custo elevado.

Eis as fugas de ar mais detetadas na indústria alimentar e de bebidas, bem como as melhores práticas e tecnologias para as resolver.

A câmara acústica industrial Fluke ii900 inclui tecnologia que adiciona um componente visual às melhores práticas tradicionais de deteção de fugas de ar comprimido para facilitar a deteção e reparação de fugas de ar.
A câmara acústica industrial Fluke ii900 inclui tecnologia que adiciona um componente visual às melhores práticas tradicionais de deteção de fugas de ar comprimido para facilitar a deteção e reparação de fugas de ar.

Os fabricantes de alimentos e bebidas têm considerações únicas no que diz respeito a fugas de ar comprimido, uma vez que a consistência do produto é essencial para a reputação e conformidade da marca, especialmente porque as fábricas e os equipamentos de produção estão sujeitos a controlos e regulamentos rigorosos para evitar a contaminação.

Nas fábricas de alimentos e bebidas, vários equipamentos de compressão de ar estão ligados através de tubos para fornecer ar comprimido que permite mover o produto, operar ferramentas pneumáticas ou bombear líquidos para vários fins nas cadeias de produção, embalagem e limpeza. Eis alguns exemplos:

  • Snacks e enchimento de ar com nitrogénio: a aplicação de nitrogénio é utilizada para encher as embalagens, servindo assim como uma almofada de ar para snacks delicados e evitando danos. A não utilização de oxigénio deve-se à sua reação com os produtos alimentares, especialmente aqueles confecionados com óleos.
  • Alimentos e limpeza: o ar comprimido é purificado e filtrado para garantir a segurança alimentar e para manter o ponto de condensação de pressão ideal e necessário para evitar o crescimento microbiano.
  • Descascar frutas e legumes: na preparação para a embalagem, os jatos de ar pressurizado removem eficazmente as cascas de frutas e legumes. Além disso, o ar comprimido de alta pressão é utilizado para cortar alimentos como uma alternativa mais limpa às facas ou lâminas.
  • Fábricas de cerveja, fermentação e engarrafamento: o ar comprimido aumenta os níveis de oxigénio para completar o processo de fermentação bacteriana. Os compressores de ar reduzem o oxigénio residual durante o engarrafamento e as garrafas são lavadas com dióxido de carbono e enchidas com cerveja utilizando maquinaria pneumática. Dado que as fábricas de cerveja operam em ambientes quentes, os sistemas são mais vulneráveis a fugas.

As fugas de ar em qualquer ponto podem abrandar a produção, afetar a qualidade dos produtos, criar problemas de segurança ou contaminação, ou todos estes problemas, danificando o resultado final.

Os custos ocultos das fugas de ar comprimido

O ar e os gases comprimidos e têm de estar disponíveis a uma pressão especificada para o cumprimento dos objetivos de produção e qualidade. No entanto, muitas instalações encaram as fugas de ar como um custo do negócio. Esses custos podem ser elevados em termos de perda de energia, mas muitas vezes de outras formas ocultas, tais como eficiência, qualidade e períodos de inatividade.

De acordo com o Compressed Air & Gas Handbook Seventh Edition publicado pelo Compressed Air & Gas Institute (Instituto de gás e ar comprimido [CAGI]), "Uma fuga de ¼ polegadas num sistema de ar comprimido pode acarretar uma despesa de 2500 a 8000 dólares por ano para as instalações. Localizar e reparar as fugas resultará em poupanças significativas, dependendo dos requisitos de pressão e custos de energia."

Vantagens dos testes nos sistemas de ar comprimido

  • Aumento da eficiência através de uma manutenção regular: os sistemas de ar comprimido nos quais não se efetua manutenção regular após a instalação podem perder 20 a 30% de ar comprimido apenas em fugas.
  • Redução das despesas: as quedas de pressão são frequentemente mal diagnosticadas como avarias no equipamento, resultando num investimento de capital adicional em novos compressores de ar.
  • Diminuição dos períodos de inatividade: as perdas de tempo de produção devido a quedas de pressão ou à instalação de novos equipamentos requerem períodos de inatividade do equipamento e terão um impacto negativo no planeamento de horários. Os períodos de inatividade não planeados custam, em média, 200 dólares por minuto, fazendo com que a sua prevenção seja essencial.
  • Melhoria da qualidade do produto: uma pressão insuficiente resulta numa selagem defeituosa das embalagens ou em produtos comestíveis que não satisfazem os requisitos de textura ou sabor consistente.
  • Melhoria da segurança dos produtos: as fugas causadoras de contaminação resultam em custos elevados de desperdício, sanções de conformidade e danos na reputação.
  • Redução da pegada de carbono: os sistemas com fugas de ar e gás tornam-se ineficientes, o que afeta a pegada de carbono de uma empresa, impedindo-a de cumprir os objetivos ambientais ou de sustentabilidade.

A fórmula utilizada para determinar a extensão das fugas de ar comprimido numa instalação é: Fuga (%) = (T x 100) ÷ (T + t). T = tempo de carga (minutos), t = tempo de descarga (minutos).

Se o sistema de ar comprimido estiver configurado com controlos de arranque/paragem, ligue o compressor de ar quando o sistema não for necessário, nomeadamente períodos após o horário de trabalho ou fora de turno. Em seguida, efetue várias leituras de ciclos do compressor para determinar o tempo médio de descarga do sistema.

Métodos de deteção e correção de fugas de ar

O primeiro passo para controlar o processamento e os custos é detetar as fugas de ar no respetivo ponto de origem. Eis uma lista de pontos de fuga comuns:

  • Coletores de condensados
  • Acoplamentos
  • Encaixes
  • Flanges
  • FRL (combinações de filtro, regulador e lubrificador)
  • Mangueiras
  • Embalagens
  • Reservatórios pneumáticos
  • Dispositivos de desligamento rápidos
  • Juntas de tubo roscadas
  • Tubos
  • Válvulas

As fugas de ar são um problema significativo porque são abundantes e difíceis de detetar. Uma vez detetadas e reparadas, é provável que surjam mais fugas devido ao desgaste normal do sistema.

Embora possa não ser possível eliminar todas as fugas, é possível reduzir o número total com uma inspeção focalizada, utilizando métodos de deteção tradicionais. Com estes métodos, assim que uma fuga é localizada, é utilizada uma etiqueta para marcar o local. Os quatro métodos de deteção tradicionais incluem:

  1. Som: sons sibilantes indicam fugas, o que significa que a fuga é considerável, uma vez que apenas um nível sonoro superior a 60 dBA é audível sem equipamento de deteção de fugas. Uma vez que a maioria das fábricas é ruidosa e, muitas vezes, os trabalhadores têm de utilizar proteção para os ouvidos, a deteção de fugas através do som tem de ser efetuada durante períodos de inatividade - entre turnos, nos fins de semana ou durante a manutenção programada.
  2. Água e sabão: os técnicos pulverizam água com sabão nas áreas das fugas audíveis e o local onde aparecem bolhas corresponde ao local da fuga. O método é moroso, pouco preciso e requer limpeza, uma vez que a pulverização excessiva de água com sabão cria um perigo de superfície escorregadia. Em alguns processos limpos e protegidos contra contaminação, este método não é permitido.
  3. Deteção acústica: durante os períodos de inatividade, os técnicos que utilizam auscultadores analisam potenciais locais de fuga com um acessório em forma de cone ou antena parabólica. Quando é detetado um ruído indicador de fugas, o técnico muda para um dispositivo em forma de varinha que deve ser mantido a algumas polegadas de distância da fuga para identificar a localização exata.
  4. Utilizar especialistas externos: normalmente, os engenheiros ou outros especialistas são contratados uma vez por ano para poupar dinheiro e interrupções. Estes tiram proveito de uma ou todas as técnicas tradicionais, bem como das reparações e verificações efetuadas por técnicos internos.

Nenhum destes métodos é infalível e a maioria requer períodos de inatividade, resultando em perdas de tempo e dinheiro.

Testes de fugas de ar comprimido ajudam empresa de torrefação de café a identificar facilmente poupanças de energia de 10%

Os engenheiros de projeto numa empresa de torrefação de café participaram num estudo piloto utilizando tecnologia de imagem acústica industrial numa instalação onde as condições tendem a gerar muitas fugas. O teste identificou que a empresa poderia poupar mais de 10% por ano no consumo de energia com o novo dispositivo de deteção de fugas.

A instalação de 300 000 pés quadrados inclui uma área de torrefação e embalagem de café, uma área de processo húmido de café e uma área de mistura e embalagem de chá. Todas as operações requerem uma pressão de ar adequada para concluir de forma eficiente os processos e os métodos tradicionais de deteção de fugas não estavam à altura das necessidades.

Num dia normal, a fábrica utiliza entre 1000 a 1600 pés cúbicos por minuto (cu. ft/min) de ar comprimido. O sistema de ar comprimido da empresa, que consiste em cinco compressores de ar, totalizando 585 CV, alimenta a automação e a tubagem utilizadas para alimentar o sistema de produção de nitrogénio da operação. O nitrogénio é utilizado para melhorar a qualidade do café. Adicionalmente, o gás inerte é utilizado para misturar o chá.

Com a câmara acústica Fluke ii900, a equipa identificou potenciais poupanças de energia de 10%, o que se coaduna com o objetivo de melhoria de sustentabilidade. A nova abordagem também mostrou como a equipa poderia simplificar o processo de deteção de fugas de ar, permitindo que os engenheiros de projeto mantivessem o pessoal a trabalhar em produtos, em vez de pararem durante longos períodos para detetar e reparar as fugas de ar.

Num teste piloto, uma empresa de torrefação de café utilizou a câmara acústica industrial Fluke para identificar e marcar facilmente 52 fugas de ar, incluindo fugas em muitos locais de difícil acesso.
Num teste piloto, uma empresa de torrefação de café utilizou a câmara acústica industrial Fluke para identificar e marcar facilmente 52 fugas de ar, incluindo fugas em muitos locais de difícil acesso.

Veja as fugas de ar pela primeira vez com uma câmara acústica

Um avanço na tecnologia de deteção de fugas sob a forma de uma câmara acústica industrial portátil está a facilitar a deteção de fugas e prevenção da perda de lucros.

O detetor de fugas de ar Fluke ii900 permite que os utilizadores localizem e visualizem fugas de ar num ecrã LED em tempo real com um processo de "apontar e disparar" que não requer um técnico especializado. A maioria dos utilizadores consegue assimilar o processo em cerca de 10 minutos. Além disso, os técnicos podem trabalhar rapidamente a uma distância segura enquanto o equipamento está em funcionamento. O dispositivo facilita ainda a localização de fugas em locais de difícil acesso ou a distinção entre várias fugas dentro da mesma área.

A câmara portátil contém uma variedade de microfones ultrassensíveis que detetam sons dentro dos intervalos de frequência de audição humana e ultrassónica e, em seguida, apresentam-nos visualmente. Em seguida, o dispositivo aplica algoritmos patenteados aos resultados e produz instantaneamente um mapa visual da fuga no ecrã. A imagem da fuga é colocada sobre uma imagem de luz visível da área para que os operadores possam identificar rapidamente o local da fuga.

A câmara acústica industrial Fluke ii900 analisa áreas de até 50 metros em condições industriais normais.
A câmara acústica industrial Fluke ii900 analisa áreas de até 50 metros em condições industriais normais.

A Fluke ii900 também pode ser utilizada para verificar reparações bem-sucedidas. Se houver alguma dúvida, as análises captadas em forma de imagens ou vídeos em direto podem ser partilhadas e debatidas com os colegas. As imagens captadas eliminam a necessidade de subir escadas ou marcar a fuga com a habitual etiqueta física frágil.

Como reduzir os custos de fugas de ar ocultas

Utilizando métodos de deteção comuns ou novos, não há melhor altura do que agora para eliminar os custos ocultos e o desperdício desnecessário de fugas de ar. Seguem-se algumas práticas recomendadas:

  • Adote uma abordagem por sistemas: muitas vezes, a reparação de uma fuga aumenta a pressão do sistema, tornando maiores as fugas mais pequenas, o que, por sua vez, afeta o sistema todo. Combine alterações com estratégias gerais para conseguir uma melhor utilização da energia e sistemas de controlo mais robustos. Embora a sua realização possa parecer desafiante, as compras avultadas produzem frequentemente poupanças de energia que reduzem substancialmente o tempo de retorno do investimento.
  • Realize auditorias frequentemente: as auditorias frequentes - mais frequentemente do que as típicas inspeções anuais ou trimestrais de fugas - permitem poupar tempo, dinheiro e recursos a longo prazo, mesmo que seja necessário desligar o equipamento. A nova tecnologia de imagem significa que pode reduzir as fugas e resolvê-las continuamente sem perder tempo de produção valioso.
  • Confirme as principais causas das quedas de pressão: a queda da pressão pode ser mal diagnosticada como uma avaria do equipamento. Antes de ter despesas avultadas, as verificações e reparações de fugas podem permitir a poupança de milhares ou centenas de milhares de dólares e ajudar a recuperar instantaneamente a capacidade.
  • Registe, monitorize e verifique ao longo do tempo: é importante registar os locais exatos onde as fugas ocorrem, uma vez que estes pontos fracos tendem a ser onde novas fugas ocorrerão, e inspecionar esses locais regularmente. Registar informação online permite que os dados sejam facilmente partilhados e utilizados para impor disciplina ao processo de revisão. A verificação pouco depois da reparação destina-se a identificar se as fugas foram eliminadas ou se ainda requerem atenção.