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Merco Machines testa tambores sem desperdiçar hélio

Com o Controller de acionamento SIMATIC, a Merco Machines desenvolveu um testador de fugas híbrido que reduz drasticamente o consumo de hélio nos testes de tambor.

A indústria de tambores tem um problema: todos os tambores devem ser testados quanto a fugas, mas o método padrão com hélio é caro, consome muita energia e insustentável. A Merco Machines da Merelbeke-Melle desenvolveu assim o Hybrid Leak Tester, uma solução híbrida que está a virar o mercado de cabeça para baixo. A máquina, repleta de tecnologia inovadora da Siemens, permite testes precisos sem desperdiçar hélio precioso. Donaat Wambacq, Co-CEO: “Se os testadores de hélio desaparecerem da indústria dentro de 10 anos, a Merco Machines terá cuidado disso. Para um construtor de máquinas ambientalmente consciente, isso pode contar como um motivador.”

Das bolhas de sabão ao hélio e de volta

Detectar fugas nos 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 vir bolhas de ar, tem uma fuga. Essa ainda é a solução mais precisa que existe.” Mas esse método é intensivo em mão-de-obra e inacessível.

Portanto, procuraram-se alternativas. A primeira tentativa foi medir diferenças de pressão no vácuo. Isto analisou se a diferença de pressão era devida à temperatura ou fuga. Mas essa distinção às vezes é difícil de fazer.

O passo seguinte foi o testador de hélio: injectar uma pequena quantidade de hélio em cada tambor, colocar o tambor no vácuo e usar um espectrómetro para medir se o hélio escapou. “Isso funciona com muita precisão”, diz Donaat. “Quase tão bom como um testador de sabão. Não precisa de pessoal e pode automatizá-lo totalmente.”

Mas houve um problema. “O espectrómetro sozinho é muito caro e o hélio também é muito caro. Isto porque a quantidade de hélio na Terra é finita. Além disso, os testadores de hélio são cem a mil vezes demasiado preciso para a indústria de tambores. Tudo vaza um pouco de qualquer maneira. Para a maioria das aplicações, esse nível de precisão não é realmente necessário.”

O avanço: testes a vácuo a um caudal constante

A Merco Machines procurou, portanto, uma terceira via: mais precisa do que os medidores de pressão diferencial antigos, mas sem o consumo de hélio dos testadores de espectrómetros. Após anos de cálculo e testes, encontraram a resposta na tecnologia de vácuo.

“Basicamente fazemos a mesma coisa que um testador de hélio, mas não contamos partículas. Nós apenas olhamos para a pressão”, explicou Donaat. Com uma diferença de pressão de cerca de 0,6 bar, o ar que escapa através de uma fuga atinge uma velocidade constante. “Nesse ponto, pode dizer imediatamente se há uma fuga. Não devia esperar mais.”

É isso que o diferencia dos testadores convencionais de pressão diferencial, onde deve primeiro bombear, depois esperar e só depois medir a queda de pressão. Isso vai demorar 20 a 30 segundos por tambor. Além disso, só mede um fenómeno de transição, que pode ser influenciado pela temperatura ou pela pressão do ar. No teste de vácuo, existe uma relação direta entre a pressão e o caudal. “Podemos medir imediatamente.”

A tecnologia opera com 100 milibares de vácuo absoluto. “Isso já é bastante profundo, mas é menos extremo do que o necessário para testes de hélio.” A vantagem: bombas mais pequenas, menos consumo de energia e selagem 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 sediada em Merelbeke-Melle tem 50 funcionários e atinge vendas anuais de mais de 15 milhões de euros.

Se os testadores de hélio estiverem fora da indústria dentro de 10 anos, a Merco Machines terá cuidado disso. Isso pode contar como um motivador para um construtor de máquinas.
Donaat Wambacq, Co-CEO, Máquinas Merco

Da teoria à prática: a solução híbrida

Tecnicamente, o testador de vácuo funcionou perfeitamente. Mas o mercado provou ser um obstáculo teimoso. “Os nossos clientes disseram: os meus clientes exigem que todos os tambores sejam testados com hélio”, diz Donaat. “Sabemos que o que esse cliente está a pedir não é realmente necessário. Mas tente vender uma máquina que não pode fazer o que o seu cliente pede ao seu cliente.”

A resposta foi pragmática: o Hybrid Leak Tester. “Então, colocamos um espectrómetro na nossa máquina de qualquer maneira. Isto permite ao nosso cliente, se ele ou ela quiser, testar os dois sentidos. Ou, por exemplo, testar um em cada cem tambores de hélio para provar que o que ele ou ela está a testar está realmente correto.”

A diferença no consumo é enorme de qualquer maneira. Um testador de hélio tradicional usa 20 miligramas de hélio para cada tambor. “Se um cliente testar um lote de 100.000 tambores que estão todos com fugas devido a um erro no processo de produção, todo o salão está cheio de hélio. Todos os tambores subsequentes que estão certos, também teste errado, porque há apenas hélio no ar.” Com a máquina híbrida, o produtor testa com vácuo por defeito, e o hélio é usado apenas para amostras.

Parceiros na inovação

Para a Merco Machines, a escolha da tecnologia Siemens não era óbvia, mas estratégica. “Quinze anos atrás, padronizámos inteiramente a Siemens”, diz Donaat. “Como chefe do escritório de estudos, sempre vi o controlo como uma prioridade. Afinal, precisa saber no início do seu processo de engenharia como vai controlar alguma coisa.”

Essa normalização tem grandes vantagens. “Temos cinco programadores. Se cada tipo de máquina tiver o seu próprio programa, há um problema imediato em caso de avaria ou doença. Com o TIA Portal e as bibliotecas, trabalhamos de forma normalizada. Isso foi um sonho tornado realidade.”

Merco Machines - Partners in innovation

Para o testador de fugas híbrido, o SIMATIC Drive Controller com T-CPU foi crucial. “Costumava ter um CLP para sensores e saídas e, além disso, acionamentos com a sua própria inteligência de posicionamento. O T-CPU reúne isso: tecnologia, segurança e PLC comum num só.” As unidades SINAMICS também são extremamente eficientes em termos energéticos. “Graças à sua ligação DC partilhada, a energia de travagem vai de um eixo para o outro eixo para começar. Portanto, não perdemos energia térmica. Já agora, isso acontece em todas as nossas máquinas. Ao utilizar a Siemens, a nossa pegada energética é significativamente inferior à dos concorrentes.”

Ao utilizar os controlos da Siemens, a pegada energética das nossas máquinas é significativamente inferior à dos nossos concorrentes.
Donaat Wambacq, Co-CEO, Máquinas Merco

Parceria OEM: inovar em colaboração

A parceria OEM entre a Merco e a Siemens desenvolveu-se organicamente. “Queríamos padronizar a Siemens, mas também ter uma linha direta”, diz Donaat. “Se estivéssemos a programar com TIA e drives e encontrássemos um problema, tínhamos de passar pelo helpdesk regular. Na altura em que explicou qual era o problema... Isso simplesmente não ia acontecer.”

Graças à parceria OEM, a Merco tem acesso direto a especialistas dentro da linha APC. Mas a colaboração funciona nos dois sentidos. A Merco atua como uma das primeiras a adotar novos produtos da Siemens, o que, segundo o gerente de contas Thomas Vermeir, “é típico de um parceiro OEM: abraçar a inovação e ajudar a refiná-la.” Essa abertura requer confiança e honestidade, Donaat sublinha: “Primeiro testamos novas peças no nosso laboratório e também dizemos isso se algo não for satisfatório. Agora isso é uma verdadeira parceria.”

Para a Merco, a sustentabilidade é mais do que poupar energia ou eliminar o hélio. Também está na vida útil das máquinas. “Os clientes esperam que façamos máquinas que podem durar 30 anos”, diz Donaat. “Na semana passada, tivemos de fornecer uma peça de reposição para uma máquina de 1979.” Essa longa vida requer componentes confiáveis e suporte longo. “Ainda existem clientes com controlos S5. Ainda pode conseguir peças sobressalentes para isso.”

Merco Machines - Thomas Vermeir
Existem poucos construtores de máquinas na Europa que conseguem igualar a natureza inovadora que a Merco Machines demonstra.
Thomas Vermeir, Gestor de Contas, Siemens

Inclinações do mercado

O testador de fugas híbrido não é apenas mais um produto: é uma ferramenta de transição. “O nosso cliente pode agora testar o híbrido, ou um em cada cem tambores com hélio para provar que o seu processo está correto”, explica Donaat. “Ele não usa quase nenhum hélio, mas pode convencer os seus compradores.” Isto é crucial numa indústria conservadora.

Os argumentos económicos são convincentes: custos mais baixos (sem hélio, bombas mais pequenas), menos consumo de energia, testes mais rápidos. “Já não tem de esperar 20 segundos. Pode dizer instantaneamente se há uma fuga.”

“Acho realmente que dentro de 10 anos, os testadores de hélio estarão fora e substituídos por testadores híbridos”, diz Donaat. “E talvez no final o híbrido caia e apenas o testador de vácuo permaneça. Então a Merco Machines terá assegurado que o hélio deixa de ser utilizado na indústria de tambores.”

Merco Machines - Market tilts

Os benefícios em poucas palavras

  • Consumo drástico redutivo de hélio: de 20 mg por tambor a testes aleatórios
  • Ciclo de teste mais rápido: medição instantânea através do princípio do fluxo constante
  • Menores custos de energia: bombas de vácuo mais pequenas e recuperação de energia através de unidades SINAMICS
  • Custos operacionais mais baixos: sem hélio caro para cada tambor
  • À prova do futuro: ferramenta de transição para testes completos sem hélio
  • Tecnologia fiável: Siemens T-CPU e controlador de unidade para processos de controlo complexos
  • Longa vida útil: componentes com 20-30 anos de suporte