Especialistas em tecnologia de pulverização
Bicos de
pulverização
Controle de
pulverização
Análise de
pulverização
Fabricação de
pulverizadores
Como reduzir o consumo de água em operações
de limpeza, resfriamento e umidificação.
Por Spraying Systems Co.
Nos EUA, a indústria usa anualmente 45% da água consumida.
Entre os maiores usuários de água estão as indústrias de
alimentos, produtos químicos, petroquímicos, metal primário e
papel.
Nos últimos dez anos, o custo da água mais do que duplicou
em algumas áreas, levando fabricantes e processadores a
analisarem melhor estes custos. Quando se inclui o custo com
descarte de água residual, a despesa é significativa. O custo
médio por 3.785,4 litros (1.000 galões) é de aproximadamente
US$ 7,00, incluindo tarifa de esgoto.
Desgaste do bico significa desperdício de água
Na maioria das fábricas, o coração das diversas operações que
utilizam água está nos bicos de pulverização. Esses
componentes aparentemente simples têm um impacto
significativo no desempenho e custos operacionais de limpeza,
higienização, resfriamento, umidificação e dezenas de outras
aplicações.
À medida que os bicos de pulverização se desgastam, os
orifícios alargam e a taxa de vazão aumenta. Mesmo o menor
desgaste do bico que não se possa detectar visualmente pode
ser extremamente perdulário, custando anualmente dezenas algumas vezes centenas - de milhares de dólares em
crescentes despesas operacionais.
Bicos gastos, que pulverizam acima de sua capacidade,
desperdiçam mais do que água. Os custos de eletricidade
devido ao excesso de operação da bomba, consumo de
produtos químicos e custos de descarte de água residual
também irão aumentar. A figura 1 ilustra apenas dois exemplos
de como os custos podem aumentar rapidamente
FIGURA 1.
Exemplo 1: Sistema de enxágue de esteira
transportadora com cinco manifolds
Aumento dos gastos operacionais (US$)
Cada manifold possui 12 bicos, à vazão de 3,7 l/min a
2,8 bar (1,0 gpm a 40 psi). Pressão do manifold de 4,1
bar (60 psi). Sistema em uso 100 horas por semana, 51
semanas por ano. Bicos desgastados em 15% acima da
capacidade.
• Aumento da capacidade para cinco manifolds é de
273 para 314 l/min (72 para 82,8 gpm)
• Aumento total da capacidade para cinco
manifolds é de 40,8 l/min (10,8 gpm)
• Aumento do consumo de água de 12.510
quilolitros (3.304.800 galões) por ano
• US$ 23.134 de aumento nos custos de água/esgoto
Exemplo 2: Manifolds de limpeza
Aumento dos gastos operacionais (US$)
Um manifold com 72 bicos, à vazão de 8,8 l/min a 24,1 bar
(2,34 gpm a 340 psi). Pressão do manifold de 2,8 bar (40
psi). Sistema em uso 60 horas por semana, 48 semanas por
ano. Bicos desgastados em 15% acima da capacidade.
• Aumento da capacidade para o manifold é de 637,8
para 733,4 l/min (168,5 para 193,8 gpm)
• Aumento do consumo de água de 16.531 quilolitros
(4.367.002 galões) por ano
• US$ 65.156 de aumento nos custos de água/eletricidade
Se você tiver dez manifolds, o total desperdiçado
rapidamente supera meio milhão de dólares ao ano.
Bicos com desgaste de 30% (certo)
não apresentam alterações visíveis.
Formas de reduzir o consumo de água
1: Trocar regularmente os bicos de
pulverização gastos
Bicos de pulverização gastos são um problema comum em muitas
fábricas, não raro devido ao líquido sendo pulverizado. Materiais
abrasivos ou corrosivos podem comprometer o desempenho do bico e
acelerar o ciclo de substituição. Dependendo do número e tipo das
operações de pulverização, o custo dos bicos substituídos pode ser
muitíssimo inferior ao custo do desperdício de água, mesmo se os bicos
estiverem apenas de 15 a 20% gastos.
Lista de verificação de manutenção do bico de pulverização
Taxa de vazão – Cada bico
❏
Bombas centrífugas: Monitore a leitura do medidor
de vazão para detectar aumentos. Ou recolha e
meça a pulverização de um bico por um determinado
período de tempo, a uma pressão específica. Então,
compare essas leituras às taxas de vazão listadas no
catálogo do fabricante ou compare-as às leituras de
taxa de vazão de bicos novos, sem uso.
Bombas de deslocamento positivo: Acompanhe
diminuições na pressão da linha de líquido; a taxa de
vazão permanecerá constante.
❏ Pressão do pulverizador - na linha de alimentação do bico
Bombas centrífugas: Acompanhe aumentos no volume de
líquido pulverizado. (é provável que a pressão do pulverizador
permaneça a mesma).
Bombas de deslocamento positivo: Acompanhe diminuições na
pressão do manômetro e redução do impacto sobre as
superfícies pulverizadas. (é provável que o volume do líquido
pulverizado permaneça o mesmo). Acompanhe também
aumentos na pressão devido a bicos entupidos. Faça inspeção
visual em busca de mudanças na cobertura de pulverização.
❏ Tamanho da gota
Analise mudanças nos resultados da aplicação. Aumentos
no tamanho da gota não podem ser visualmente detectados
na maioria das aplicações. Um aumento na taxa de vazão ou
diminuição na pressão de pulverização irá repercutir no
tamanho da gota.
❏ Padrão de pulverização
Inspecione visualmente cada bico em busca de mudanças
na uniformidade do padrão. Verifique o ângulo de
pulverização com um transferidor. Meça a largura do
padrão de pulverização sobre a superfície pulverizada.
Com base nos resultados de seu monitoramento, você pode precisar substituir seus
bicos para prevenir o desperdício. Um fabricante de bico de boa reputação pode
ajudar você a desenvolver um plano de substituição de bicos proativo para otimizar
o desempenho de seu sistema.
2: Mude o material do bico para aumentar
a vida útil contra desgaste e garantir ótimo
desempenho
Bicos feitos de materiais mais duros em geral
proporcionam vida útil contra desgaste mais longa.
Além dos materiais padrão, tais como latão e aço
inoxidável, bicos de pulverização mais duráveis
com frequência estão disponíveis em materiais
especiais, carbonetos ou com orifícios de rubi.
A figura 2 apresenta relações padrão de resistência
à abrasão para muitos desses materiais para ajudar
você a determinar se deve considerar uma
mudança.
FIGURA 2.
Relação aproximada de resistência à abrasão
Material do bico de pulverização
Relação de resistência
Alumínio
1
Bronze
1
Polipropileno
1-2
Aço
1.5 - 2
®
Monel
2-3
Aço inoxidável
®
4-6
Hastelloy
4-6
Aço inoxidável endurecido
10 - 15
®
Stellite
Carbeto de silício (liga de
nitreto)
10 - 15
Cerâmica
90 - 200
Carbonetos
180 - 250
Safira ou rubi sintético
600 - 2000
90 - 130
3: Reduzir a pressão do pulverizador
se a pressão não for comprometida
Embora não seja sempre possível, diminuir a pressão,
que irá diminuir a velocidade do líquido pelo orifício, pode
reduzir a taxa de desgaste do orifício.
Formas de reduzir o consumo de água
4: Use bicos auto limpantes ou filtros para proteger os bicos e minimizar o desgaste
Em muitas aplicações, entupimento e deterioração do
orifício são causados por partículas sólidas no líquido
pulverizado. Isso é particularmente comum em sistemas
que usam recirculação contínua de água de pulverização.
Em um processo
médio de produção,
reciclar a água
possibilita
aproximadamente
17 usos antes do
descarte, ao
contrário de um
Limpar as agulhas remove resíduos
ou dois usos sem
dos orifícios dos bicos.
recirculação.
Bicos auto limpantes estão disponíveis em diversas
configurações e estilos de operação. Por exemplo, bicos com
agulhas auto limpantes são ideais para aplicações de
pulverização intermitentes que usam líquido que pode secar no
orifício entre os usos. A limpeza da agulha pode ser ativada
manual ou automaticamente, dependendo do tipo do bico e
deslizamento através do orifício de líquido para limpar
obstruções. Bicos de pulverização automáticos podem ser
equipados com uma agulha de limpeza que limpa o orifício de
líquido após cada ciclo de pulverização para máxima proteção
contra entupimento.
Outros bicos auto limpantes recolhem um pistão de purga
quando se reduz a pressão da linha, para remover fibras e
outros sólidos de um bico entupido. Manifolds de
pulverização com escovas internas que giram e retiram
resíduos dos orifícios do bico são também amplamente usados
em aplicações nas quais se usa água não tão pura.
Filtro, ou bicos com filtros embutidos, prendem as partículas
maiores e evitam que resíduos entrem no orifício do bico ou
difusor para reduzir o significativamente o desgaste.
Filtros integrais podem
frequentemente ser pedidos
como parte do próprio bico e
estão disponíveis em diversos
tamanhos de malha, até 200
mesh, e materiais que incluem
Filtros integrais evitam que
latão, alumínio, nylon, aço
resíduos entrem no bico.
inoxidável e polipropileno, para
bicos de pulverização fina,
pulverização jato leque, cone cheio e cone oco, padrão e de
conexão rápida.
Filtros em T são amplamente usados e estão disponíveis em
muitas configurações. A maioria foi desenvolvida para
minimizar a queda de pressão e fornecer manutenção e
limpeza simples e rápida. Existe a opção de versões auto
limpantes, que permitem que o líquido filtrado atravesse o filtro
e as partículas líquidas voltem ao suprimento de líquido. Os
filtros estão disponíveis em diversos materiais inclusive FDA materiais
Provisão
de montagem integral
compatíveis
para uso com água
potável - para
Entrada
Saída
aplicações de baixa, Conexão
Conexão
média e alta
pressão.
Recipiente
Cesta de filtro
Filtros em T contam com um plugue inferior
removível para retirada completa do conjunto
de telas durante a limpeza. Em alguns
modelos, o plugue do cano inferior pode ser
substituído por uma torneira de drenagem para
limpeza rápida.
5: Use pistolas de pulverização em vez de mangueiras
Para limpeza da fábrica, use pistolas de pulverização de
baixa pressão em vez de mangueiras. O consumo de água
pode ser reduzido em 50% ou mais com o uso de pistolas de
pulverização. Garantir que a água esteja "aberta" apenas
quando necessário reduz significativamente o desperdício.
Usar pistolas de pulverização de
baixa pressão em vez de
mangueiras comuns pode reduzir
o consumo de água em até 50%.
Torneira de
drenagem
Formas de reduzir o consumo de água
6: Lavagem automática de tanque
Com frequência, os tanques são lavados manualmente por
trabalhadores equipados com mangueiras ou enchendo e
esvaziando os tanques diversas vezes. Dependendo do
tamanho do tanque, esses métodos de lavagem podem usar
centenas de litros de água toda vez que o tanque é lavado.
Sistemas automáticos de lavagem de
tanque são uma alternativa eficaz à
lavagem manual. Algumas fábricas
relataram economia de até US$ 50.000
por ano por tanque ao mudar para
lavagem automática.
Sistemas de limpeza no local (CIP, sigla
em inglês) usam bicos pulverizadores
para fornecer lavagem e enxágue total e
controlada. Outras opções são lavadores
de tanque motorizados ou movidos por
líquido, de alto impacto, e sistemas turnkey automáticos. Além disso,
ao usar consideravelmente
menos água do que os
métodos de encher/esvaziar,
a limpeza de tanques
apresenta diversos benefícios.
• Limpeza mais rápida e
profunda.
• Reduz o uso de caros
produtos químicos.
• Reduz custos de
descarte.
• Melhora a segurança do
trabalhador.
• Custos reduzidos de
mão-de-obra e de
tempo de manutenção
Lavadores de tanque movidos por
Sistemas turn-key integram
líquido e motorizados oferecem
bombas, sensores, motores e lavagem de alto impacto e reduzem o
uso de água/produtos químicos e
válvulas desenvolvidos para
custos de mão-de-obra.
otimizar o desempenho dos
bicos de lavagem de
tanque.
Os sistemas podem ser equipados para recircular o líquido de
limpeza em um ciclo fechado, permitindo o reuso de uma parte
de toda a água e soluções de produtos químicos de limpeza.
Como com todos os sistemas de pulverização, é importante
monitorar o desempenho do sistema e uso da água ao longo do
tempo. Avaliação constante dos sistemas automáticos pode
revelar oportunidades para otimização e economia adicional.
7: Mais formas de economizar água
• Conserte os vazamentos! Tão fácil quanto parece,
frequentemente é negligenciado.
• Algumas fábricas relataram uma redução no consumo de
água de 14% simplesmente ao consertar os vazamentos.
Podem ser instalados medidores para detectar
vazamentos.
• Substitua os canos que usam buracos abertos para criar
padrões de pulverização. Um manifold projetado irá
aumentar o desempenho do pulverizador e economizar
água suficiente para pagar a si próprio.
• Garanta o uso de bicos apropriados para a aplicação. Usar
bicos ou padrões de pulverização errados, que produzem
gotas muito grandes ou muito pequenas, pode causar
pulverização em excesso, umidade em excesso ou
nebulização.
• Certifique-se de que os bicos estejam devidamente
posicionados para garantir a cobertura de pulverização
precisa com mínimo desperdício.
• Defina se descargas de alguma operação podem ser
substituídas por suprimento de água fresca em outra
operação.
• Use água tratada para lavagem de calhas de piso.
• Use válvulas retentoras com bicos para evitar pingos e
vazamentos para manter a pressão da linha.
• Ensine os trabalhadores a usar mangueiras - equipadas
com pistolas de pulverização - de maneira econômica e
apenas quando necessário.
• Feche as linhas de alimentação quando não estiverem em
operação e considere usar redutores de vazão nas linhas
de líquido.
• Desligue todas as vazões durante as paradas (exceto se as
vazões forem essenciais para limpeza). Use válvulas
solenoides para parar a vazão da água quando parar a
produção.
Formas de reduzir o consumo de água
Otimizar os sistemas de pulverização contribui para um futuro lucrativo e sustentável
Os bicos de pulverização são componentes de precisão
desenvolvidos para produzir o desempenho específico e sob
condições específicas. O fato de um bico estar pulverizando não
significa que ele esteja trabalhando de maneira ótima.
Quando seus sistemas de pulverização não estão
otimizados, você não apenas está esgotando um recurso
valioso; você pode sofrer muitos outros problemas caros,
tais como:
• Problemas de controle de qualidade.
• Período de inatividade de produção não programado.
• Aumento na manutenção.
• Maior consumo de eletricidade e de produtos
químicos caros.
Para garantir a operação de seu sistema no pico da eficiência e
não desperdiçar água, comece com uma auditoria de seu
sistema de pulverização, feita por um fabricante de bicos de
boa reputação. Uma auditoria normalmente é oferecida sem
nenhum custo e pode exigir muitas horas de trabalho.
Muitos especialistas concordam que, para garantir água potável
suficiente no futuro, devemos agir de forma agressiva hoje. A
conservação da água está se tornando uma obrigação, mais do
que uma opção.
Esperamos que você ache este paper útil e que tome algumas
medidas adicionais necessárias para minimizar o uso
desnecessário de água. Para consulta com um de nossos
especialistas, acesse www.spray.com.br
Você pode enviar um e-mail para [email protected]
®
Hastelloy é marca comercial registrada da Haynes International, Inc.
®
Monel é marca comercial registrada da Special Metals Corporation
®
Stellite é marca comercial registrada da Deloro Stellite
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