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A Merco Machines testa tambores sem desperdiçar hélio

Com o SIMATIC Drive Controller, a Merco Machines desenvolveu um testador de vazamento híbrido que reduz drasticamente o consumo de hélio em testes de tambor.

A indústria de tambores tem um problema: todo tambor precisa ser testado quanto a vazamentos, mas o método padrão com hélio é caro, consome muita energia e não é sustentável. Por isso, a Merco Machines, de Merelbeke-Melle, desenvolveu o Hybrid Leak Tester, uma solução híbrida que está transformando o mercado. A máquina, repleta de tecnologias inovadoras da Siemens, permite testes precisos sem desperdiçar hélio, um recurso valioso. Donaat Wambacq, co-CEO, afirma: “Se os testadores de hélio desaparecerem da indústria dentro de 10 anos, a Merco Machines terá sido responsável por isso. Para um fabricante de máquinas preocupado com o meio ambiente, isso é um grande motivador.”

De bolhas de sabão ao hélio e vice-versa

Detectar vazamentos em tambores é surpreendentemente difícil. “A maneira mais simples é pegar uma garrafa de água com sabão e espalhá-la sobre a solda”, explica Donaat. “Se você vê bolhas de ar, você tem um vazamento. Essa ainda é a solução mais precisa que existe.” Mas esse método exige muita mão de obra e se torna inviável economicamente.

Por isso, buscaram-se alternativas. A primeira tentativa foi medir diferenças de pressão a vácuo. Isso verificou se a diferença de pressão ocorria devido à temperatura ou vazamento. Porém, essa distinção nem sempre é fácil.

O passo seguinte foi o testador de hélio: injeta-se uma pequena quantidade de hélio no tambor, coloca-se o tambor no vácuo e utiliza-se um espectrômetro para medir se o hélio escapou. “Isso funciona com muita precisão”, diz Donaat. “É quase tão bom quanto o teste com sabão. Não precisa de operadores e pode ser totalmente automatizado.”

Mas havia um problema. “O espectrômetro sozinho é muito caro e o hélio também é muito caro. Isso ocorre porque a quantidade de hélio na Terra é finita. Além disso, os testadores de hélio são de cem a mil vezes mais precisos do que o necessário para a indústria de tambores. Na prática, tudo vaza um pouco. Para a maioria das aplicações, esse nível de precisão não é necessário.”

O avanço: teste em vácuo com fluxo constante

A Merco Machines procurou então uma terceira solução: mais precisa que os medidores antigos de pressão diferencial, mas sem o consumo de hélio dos testadores com espectrômetro. Depois de anos de cálculos e testes, eles encontraram a resposta na tecnologia de vácuo.

“Basicamente fazemos o mesmo que um testador de hélio, mas não contamos partículas. Apenas observamos a pressão”, explica Donaat. Com uma diferença de pressão de cerca de 0,6 bar, o ar que escapa por um vazamento atinge uma velocidade constante. “Nesse ponto, você pode saber imediatamente se há um vazamento. Você não deveria mais esperar.”

Isso diferencia o sistema dos testadores convencionais de pressão diferencial, nos quais é necessário primeiro bombear, depois esperar e só então medir a queda de pressão. Esse processo leva 20 a 30 segundos por tambor. Além disso, você mede apenas um fenômeno de transição, que pode ser influenciado pela temperatura ou pressão do ar. No teste a vácuo, há uma relação direta entre pressão e vazão. “Podemos medir imediatamente.”

A tecnologia opera com vácuo absoluto de 100 milibares. “Isso já é bastante profundo, mas é menos extremo do que o necessário para testes de hélio.” A vantagem: bombas menores, menor consumo de energia e vedação mais fácil.

Merco Machines - Donaat Wambacq

Sobre a Merco Machines

A Merco Machines é líder mundial em engenharia mecânica para a indústria de tambores. A empresa com sede em Merelbeke-Melle tem 50 funcionários e atinge vendas anuais de mais de 15 milhões de euros.

Se os testadores de hélio desaparecerem da indústria dentro de 10 anos, a Merco Machines terá sido responsável por isso. Isso pode servir como uma motivação para um fabricante de máquinas.
Doe Wambacq, co-CEO, Merco Machines

Da teoria à prática: a solução híbrida

Tecnicamente, o testador a vácuo funcionou perfeitamente. Mas o mercado se mostrou um obstáculo persistente. “Nossos clientes diziam: meus clientes exigem que cada tambor seja testado com hélio”, diz Donaat. “Sabemos que o que esse cliente está pedindo na verdade não é necessário. Mas tente vender uma máquina que não consegue fazer o que o cliente do seu cliente pede.”

A resposta foi pragmática: o Hybrid Leak Tester. “Então colocamos um espectrômetro na nossa máquina, de qualquer forma. Isso permite que nosso cliente, se quiser, teste das duas maneiras. Ou, por exemplo, testar um em cada cem tambores com hélio para provar que aquilo que ele está testando está realmente correto.”

A diferença no consumo é enorme. Um testador tradicional de hélio utiliza 20 miligramas de hélio para cada tambor. “Se um cliente testa um lote de 100.000 tambores que estão todos com vazamento devido a um erro no processo de produção, todo o galpão fica cheio de hélio. Todos os tambores seguintes que estão corretos também acabam sendo testados como se estivessem errados, porque simplesmente há hélio no ar.” Com a máquina híbrida, o produtor testa com vácuo por padrão, e o hélio é usado apenas para amostras.

Parceiros na inovação

Para a Merco Machines, a escolha da tecnologia Siemens não foi óbvia, mas estratégica. “Há quinze anos padronizamos totalmente em Siemens”, diz Donaat. “Como responsável pelo escritório de engenharia, sempre considerei o controle uma prioridade. Afinal, você precisa saber, desde o início do seu processo de engenharia, como vai controlar algo.”

Essa padronização traz grandes vantagens. “Temos cinco programadores. Se cada tipo de máquina tiver seu próprio programa, surge imediatamente um problema em caso de falha ou doença. Com o TIA Portal e as bibliotecas, trabalhamos de forma padronizada. Foi a realização de um sonho.”

Merco Machines - Parceiros em inovação

Para o testador híbrido de vazamentos, o SIMATIC Drive Controller com T-CPU foi crucial. “Antes você tinha um PLC para sensores e saídas e, além disso, inversores com inteligência própria para posicionamento. A T-CPU reúne tudo isso: tecnologia, segurança e PLC convencional em um só.” Os inversores SINAMICS também são extremamente eficientes em termos de energia. “Graças ao link DC compartilhado, a energia de frenagem vai de um eixo para o outro para começar. Portanto, não perdemos energia térmica. A propósito, isso acontece em todas as nossas máquinas. Ao usar a Siemens, nosso consumo de energia é significativamente menor do que os concorrentes.”

Ao usar controles Siemens, a pegada energética das nossas máquinas é significativamente menor do que a de nossos concorrentes.
Doe Wambacq, co-CEO, Merco Machines

Parceria OEM: inovando em colaboração

A parceria OEM entre Merco e Siemens se desenvolveu de forma orgânica. “Queríamos padronizar em Siemens, mas também ter uma linha direta”, diz Donaat. “Se estivéssemos programando com TIA e drives e encontrássemos um problema, teríamos que passar pelo helpdesk normal. Até conseguir explicar qual era o problema... simplesmente não funcionaria.”

Graças à parceria OEM, a Merco tem acesso direto a especialistas da linha APC. Mas a colaboração funciona nos dois sentidos. A Merco atua como pioneira na adoção de novos produtos da Siemens, o que, de acordo com o gerente de contas Thomas Vermeir, “é típico de um parceiro OEM: abraçar a inovação e ajudar a refiná-la”. Essa abertura exige confiança e honestidade, enfatiza Donaat: “Primeiro testamos novas peças em nosso laboratório e também dizemos se algo não for satisfatório. Isso sim é uma parceria real.”

Para a Merco, a sustentabilidade é mais do que economizar energia ou eliminar o hélio. Também está relacionada à vida útil das máquinas. “Os clientes esperam que fabriquemos máquinas que possam durar 30 anos”, diz Donaat. “Na semana passada mesmo tivemos que fornecer uma peça de reposição para uma máquina de 1979.” Essa longa vida útil exige componentes confiáveis e suporte de longo prazo. “Ainda existem clientes com controles S5. E ainda é possível obter peças de reposição para eles.”

Máquinas Merco - Thomas Vermeir
Poucos fabricantes de máquinas na Europa conseguem igualar o nível de inovação que a Merco Machines demonstra.
Thomas Vermeir, Gerente de contas, Siemens

Mudança no mercado

O testador de vazamentos híbrido não é apenas mais um produto: é uma ferramenta de transição. “Agora nosso cliente pode testar de forma híbrida ou testar um em cada cem tambores com hélio para provar que seu processo está correto”, explica Donaat. “Ele quase não usa hélio, mas consegue convencer seus compradores.” Isso é crucial em um setor conservador.

Os argumentos econômicos são convincentes: custos mais baixos (sem hélio, bombas menores), menor consumo de energia e testes mais rápidos. “Você não precisa mais esperar 20 segundos. É possível saber imediatamente se há um vazamento.”

“Acredito realmente que dentro de 10 anos os testadores de hélio deixarão de existir e serão substituídos por testadores híbridos”, diz Donaat. “E talvez, no final, até o híbrido desapareça e reste apenas o testador a vácuo. Então a Merco Machines terá garantido que o hélio não seja mais usado na indústria de tambores.”

Merco Machines - Mudança no mercado

Os benefícios em resumo

  • Redução drástica do consumo de hélio: de 20 mg por tambor para testes por amostragem
  • Ciclo de teste mais rápido: medição instantânea por meio do princípio de fluxo constante
  • Menores custos de energia: bombas de vácuo menores e recuperação de energia por meio dos inversores SINAMICS
  • Menores custos operacionais: sem hélio caro para cada tambor
  • Preparado para o futuro: ferramenta de transição para testes totalmente livres de hélio
  • Tecnologia confiável: T-CPU e drive controller da Siemens para processos de controle complexos
  • Longa vida útil: componentes com suporte de 20 a 30 anos