Em um ambiente industrial, as variações de produção são inevitáveis.
As causas são várias, como mudanças na demanda, oscilações na disponibilidade de matérias-primas, ou até mesmo pela interferência de fatores externos, como flutuações econômicas ou condições climáticas.
Essas variações podem impactar diretamente a eficiência dos processos, os custos operacionais e a qualidade do produto final.
Desta forma, além de uma análise concreta acerca da capacidade de produção existente, as indústrias devem estar em constante adaptação para garantir a competitividade e a sustentabilidade de suas operações.
Para isso, estratégias e dispositivos podem ser úteis para esta versatilidade.
Neste texto, apresentamos um caso técnico de como a redução da eficiência em processo pode surgir por meio de variações diversas, como uma demanda de produção maior e uma análise mal feita da capacidade do sistema.
Contudo, apresentamos também a solução para cada problema, levando até você um conhecimento rico em relação às adversidades da indústria e as suas possíveis soluções.
Contents
Apresentação do caso
Um grande festival aconteceria na cidade e a empresa responsável pelo evento começou a procura por uma empresa alimentícia que fornecesse alimentos congelados para serem preparados no evento.
Uma indústria alimentícia local, de pequeno porte e com menor valor de mercado, foi mais competitiva e conseguiu o contrato sobre a grande quantidade de alimentos que seriam distribuídos neste evento.
- Desta forma, os sócios da empresa, diante de uma demanda de produção significativa em comparação com a produção comum, decidiram:
Contratar funcionários temporariamente; - Aumentar a produção;
- Submeter alguns funcionários a hora extra;
- Solicitaram ao técnico que analisasse a capacidade de refrigeração do sistema e, caso o sistema estivesse apto para a nova demanda de produção, passariam a utilizar o espaço inutilizado da câmara frigorífica.
Este técnico verificou a capacidade do compressor, evaporador e condensador e constatou que a refrigeração para o armazenamento dos alimentos não seria um problema para aquele galpão.
Verificou também a integridade do controlador de temperatura e do sensor de temperatura. Ambos estavam funcionando perfeitamente.
Ainda, comparou a carga frigorífica comum com a nova demanda e disse que esses equipamentos eram capazes de refrigerar o dobro da carga produtiva armazenada atualmente, validando a nova quantidade de produtos que seriam dispostos na câmara.
Neste contexto, os sócios, satisfeitos até então, ordenaram que o espaço ocioso fosse utilizado para armazenar os produtos do festival.
Identificação do problema
Embora o técnico estivesse convicto de que a capacidade daquele sistema refrigerar a nova quantidade de alimentos, o mesmo não considerou avaliar alguns critérios importantes para que o processo de refrigeração acontecesse sem riscos.
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Dispositivo de expansão
O dispositivo de expansão, que não foi avaliado, era um simples tubo capilar.
O tubo capilar nunca foi um problema para a indústria, já que a produção era baixa e o armazenamento também.
Contudo, isso se deve ao fato de que o tubo capilar é utilizado em sistemas de pequena capacidade. Este dispositivo:
- Não possui regulagem para satisfazer condições de cargas diferentes;
- O excesso de refrigerante para a nova carga poderá estagnar-se no condensador e, assim, reduzir a eficiência do sistema devido à elevação da pressão de condensação, além de sobrecarregar o motor do compressor.
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Sensor de temperatura
O sensor de temperatura, embora estivesse em boas condições, estava posicionado junto aos paletes que armazenavam alimentos e estes estavam próximos das grelhas de ar refrigerado insuflado (posicionadas em apenas um ponto da sala), mas não havia sensor considerando a posição mais distante da grelha, onde estava a área que passaria a ser utilizada. Assim, ficamos com a dúvida se a temperatura da sala estaria uniforme nos pontos mais críticos.
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Compressor
O compressor, graças ao controlador de temperatura instalado, executava o seu liga/desliga (on/off) sempre que a temperatura da sala alcançava a ajustada no display deste dispositivo.
O que temos de prejudicial para o processo? A resposta é: nada. Contudo, vamos analisar mais a fundo este equipamento no próximo tópico.
Solução do problema
A partir da convicção do técnico, surgiram algumas preocupações: o dispositivo de expansão presente poderia ser prejudicial para o sistema de refrigeração e poderia comprometer o processo de refrigeração dos alimentos.
Além disso, devido à localização do sensor de temperatura, não saberiam se a temperatura da sala seria uniforme, isto é, se estaria igual em todos os pontos da sala, de modo que atendesse à qualidade de refrigeração dos produtos.
Assim, trazemos as seguintes soluções para este caso:
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Dispositivo de expansão
O dispositivo de expansão, que era um tubo capilar, na verdade deveria ser uma Válvula de Expansão Termostática (VET).
A VET é um dispositivo caracterizado pela sua alta eficiência devido ao ajuste aplicado à válvula diante de parâmetros operacionais variáveis, como cargas diferentes.
Desta forma, a VET possibilita que o fluxo de refrigerante que chega ao evaporador seja regulado, de forma que o grau de superaquecimento do vapor que deixa o evaporador seja mantido.
Além disso, devido à influência da VET sobre o superaquecimento do vapor que deixa o evaporador, tem-se que este dispositivo, que melhor controla do que o tubo capilar, aumenta o COP do sistema, o que pode ser visto clicando neste artigo aqui.
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Sensor de temperatura
O sensor de temperatura, independente do processo, deve estar posicionado no ponto mais crítico da câmara.
Assim, se o ponto mais crítico estiver com uma temperatura que atenda ao critério de qualidade imposto, então todos os outros pontos (menos críticos) também atenderão ao critério.
Desta forma, se estamos falando de uma sala que possui uma bomba de calor, o ponto mais crítico é aquele mais distante do fluxo de calor e mais próximo do chão (ar quente, menos denso, sobe).
Já para a refrigeração, o ponto mais crítico (mais quente) é aquele mais distante do fluxo de ar refrigerado e mais próximo do teto (ar mais frio é mais denso, então se concentra mais próximo do chão).
Além disso, a uniformidade da temperatura vai depender da disposição das grelhas, que devem estar distribuídas estrategicamente na câmara, de modo que para que a temperatura no ponto crítico seja satisfeita, não precise de um ponto mais próximo à grelha bem mais refrigerado do que aquele.
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Compressor
Embora o compressor fosse superdimensionado em relação à carga comum da indústria, este nunca operou em carga plena por muito tempo, o que consumiria uma energia elétrica considerável para aquela carga.
Contudo, um estudo para viabilizar a instalação de um inversor de frequência seria interessante.
E por que?
Bem, o inversor de frequência ajustaria a velocidade do motor elétrico que aciona o compressor, de modo que esta velocidade fosse coerente com a carga presente, eliminando então o funcionamento em carga plena do motor elétrico superdimensionado.
Em segundo, sabendo que o COP se dá pela divisão da energia removida do sistema pela energia consumida pelo compressor (que está superdimensionado), o denominador desta divisão, se maior, diminui o COP.
Considerando também o superdimensionamento do compressor, o que influencia o aumento do denominador e os picos de energia característicos do on/off, o estudo para a aplicação de um inversor seria viável.
Conclusão
Neste texto, observa-se a importância de considerar todos os equipamentos presentes no sistema de refrigeração, durante a validação para uma demanda maior de produção.
Além disso, dispositivos de medição não são menos importantes, pois estes oferecem o referencial para o controlador (controlador de temperatura, CLP, entre outros) atuar sobre o equipamento acionador, que é o caso do compressor.
Então, uma vez que sejam mal utilizados, o sistema não oferece boa qualidade e boa eficiência.
Embora o compressor, neste contexto, esteja superdimensionado, saiba que é comum que indústrias o façam. Na verdade, é comum que diversos equipamentos sejam comprados superdimensionados para atender às variações de produção e processo.
Contudo, é preciso entender que há um risco, tanto para o processo, quanto para o consumo de energia.
Neste caso, nada mais justo do que ter um dispositivo que mitiga riscos e modela o processo às variações, como o inversor de frequência.
