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A Merco Machines testa tambores sem desperdício de hélio

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

O setor de tambores enfrenta um problema: todos os tambores têm de ser submetidos a testes de estanqueidade, mas o método padrão com hélio é dispendioso, 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 a revolucionar o mercado. A máquina, equipada com tecnologia inovadora da Siemens, permite testes precisos sem desperdiçar o precioso hélio. Donaat Wambacq, co-CEO: «Se os testadores de hélio desaparecerem do setor dentro de 10 anos, a Merco Machines terá sido responsável por isso. Para um fabricante de máquinas com consciência ambiental, isso pode ser considerado um fator motivador.”

Das bolhas de sabão ao hélio e vice-versa

Detetar fugas em tambores é surpreendentemente difícil. “A forma mais simples é pegar numa garrafa de água com sabão e espalhá-la sobre a solda”, explica Donaat. “Se se virem bolhas de ar, há uma fuga. Essa continua a ser a solução mais precisa que existe.” Mas esse método é trabalhoso e inviável economicamente.

Por isso, procuraram-se alternativas. A primeira tentativa consistiu em medir diferenças de pressão num ambiente de 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 teste com hélio: injetar uma pequena quantidade de hélio em cada tambor, colocar o tambor num ambiente de vácuo e utilizar um espectrómetro para verificar se houve fuga de hélio. “Isso funciona com uma precisão fantástica”, afirma Donaat. “Quase tão bem como o teste com sabão. Não é necessário pessoal e é possível automatizar totalmente o processo.”

Mas havia um senão. “O espectrómetro, por si só, é muito caro e o hélio também é muito caro. Isto deve-se ao facto de a quantidade de hélio na Terra ser limitada. Além disso, os medidores de hélio são cem a mil vezes mais precisos do que o necessário para o setor de tambores. De qualquer forma, tudo tem sempre algumas fugas. Para a maioria das aplicações, esse nível de precisão não é, na verdade, necessário.”

O avanço: ensaios de vácuo a caudal constante

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

“Basicamente, fazemos o mesmo que um testador de hélio, mas não contamos as partículas. Limitamo-nos a observar 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. “Nessa altura, é possível perceber imediatamente se existe uma fuga. Não se deve esperar mais.”

É isso que o distingue dos medidores de pressão diferencial convencionais, nos quais é necessário primeiro bombear, depois esperar e só então medir a queda de pressão. Esse processo demora entre 20 a 30 segundos por tambor. Além disso, nesse caso, apenas se mede um fenómeno de transição, que pode ser influenciado pela temperatura ou pela pressão atmosférica. No teste de vácuo, existe uma relação direta entre a pressão e o caudal. “Podemos medir imediatamente.”

A tecnologia funciona com um vácuo absoluto de 100 milibares. “Isso já é bastante profundo, mas é menos extremo do que o necessário para os ensaios com hélio.” A vantagem: bombas mais pequenas, 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, sediada em Merelbeke-Melle, conta com 50 colaboradores e regista um volume de negócios anual superior a 15 milhões de euros.

Se os testadores de hélio desaparecerem do setor dentro de 10 anos, a Merco Machines terá sido a responsável por isso. Isso pode servir de motivação para um fabricante de máquinas.
Donaat Wambacq, Co-CEO, Merco Machines

Da teoria à prática: a solução híbrida

Tecnicamente, o testador de vácuo funcionava na perfeição. Mas o mercado revelou-se um obstáculo difícil de ultrapassar. “Os nossos clientes diziam: os meus clientes exigem que todos os tambores sejam testados com hélio”, afirma Donaat. “Sabemos que o que esse cliente pede não é, na verdade, necessário. Mas tente vender uma máquina que não consegue fazer o que o seu cliente exige do seu cliente.”

A resposta foi pragmática: o Hybrid Leak Tester. “Por isso, acabámos por instalar um espectrómetro na nossa máquina. Isto permite ao nosso cliente, se assim o desejar, realizar testes de ambas as formas. Ou, por exemplo, testar um em cada cem tambores de hélio para comprovar que o que está a testar está, de facto, correto.”

A diferença no consumo é, de qualquer forma, enorme. Um testador de hélio tradicional utiliza 20 miligramas de hélio por cada tambor. “Se um cliente testar um lote de 100 000 tambores que apresentam todos fugas devido a um erro no processo de produção, todo o pavilhão fica cheio de hélio. Todos os tambores subsequentes que estão em boas condições também são testados como defeituosos, porque há hélio no ar.” Com a máquina híbrida, o fabricante testa por defeito com vácuo, e o hélio é utilizado apenas para amostras.

Parceiros na inovação

Para a Merco Machines, a escolha da tecnologia da Siemens não foi óbvia, mas sim estratégica. “Há quinze anos, padronizámos totalmente a nossa tecnologia com a Siemens”, afirma Donaat. “Como responsável pelo gabinete de estudos, sempre considerei o controlo uma prioridade. Afinal, é preciso saber, logo no início do processo de engenharia, como se vai controlar algo.”

Essa padronização traz grandes vantagens. “Temos cinco programadores. Se cada tipo de máquina tivesse o seu próprio programa, surgiria um problema imediato em caso de avaria ou doença. Com o TIA Portal e as bibliotecas, trabalhamos de forma padronizada. Foi um sonho tornado realidade.”

Merco Machines - Parceiros na inovação

No caso do testador de fugas híbrido, o SIMATIC Drive Controller com T-CPU foi fundamental. “Antes, utilizávamos um PLC para os sensores e as saídas e, além disso, variadores com inteligência própria para o posicionamento. A T-CPU reúne tudo isso: tecnologia, segurança e um PLC convencional num único dispositivo.” Os variadores SINAMICS são também extremamente eficientes em termos energéticos. “Graças ao seu link CC partilhado, a energia de travagem passa de um eixo para o outro para o pôr em marcha. Assim, não perdemos energia térmica. Isto acontece em todas as nossas máquinas, já agora. Ao utilizar a Siemens, a nossa pegada energética é significativamente menor do que a dos concorrentes.”

Graças à utilização de sistemas de controlo da Siemens, a pegada energética das nossas máquinas é significativamente inferior à dos nossos concorrentes.
Donaat Wambacq, Co-CEO, Merco Machines

Parceria OEM: inovar em colaboração

A parceria OEM entre a Merco e a Siemens desenvolveu-se de forma orgânica. “Queríamos padronizar com a Siemens, mas também ter um contacto direto”, afirma Donaat. “Se estivéssemos a programar com o TIA e os variadores e nos deparássemos com um problema, teríamos de recorrer ao serviço de assistência normal. Quando finalmente conseguíssemos explicar qual era o problema... Isso simplesmente não ia funcionar.”

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, segundo o gestor de contas Thomas Vermeir, “é típico de um parceiro OEM: abraçar a inovação e ajudar a aperfeiçoá-la.” Essa abertura requer confiança e honestidade, salienta Donaat: “Testamos primeiro as novas peças no nosso laboratório e também dizemos se algo não for satisfatório. Isso é que é uma verdadeira parceria.”

Graças à parceria com o fabricante original, a Merco tem acesso direto a peças de substituição. Para a Merco, a sustentabilidade é mais do que poupar energia ou eliminar o hélio. Tem também a ver com a vida útil das máquinas. “Os clientes esperam que fabriquemos máquinas que durem 30 anos”, afirma Donaat. “Ainda na semana passada, tivemos de fornecer uma peça de substituição para uma máquina de 1979.” Essa longa vida útil requer componentes fiáveis e um apoio a longo prazo. “Ainda há clientes com controlos S5. Ainda é possível obter peças sobressalentes para isso.”

Máquinas Merco - Thomas Vermeir
Existem poucos fabricantes de máquinas na Europa que consigam igualar o espírito inovador demonstrado pela Merco Machines.
Thomas Vermeir, Gestor de Contas, Siemens

Mudanças no mercado

O testador de fugas híbrido não é apenas mais um produto: é uma ferramenta de transição. “O nosso cliente pode agora testar tambores híbridos, ou um em cada cem, com hélio para comprovar que o seu processo está correto”, explica Donaat. “Ele quase não utiliza hélio, mas consegue convencer os seus compradores.” Isto é crucial num setor conservador.

Os argumentos económicos são convincentes: custos mais baixos (sem hélio, bombas mais pequenas), menor consumo de energia, testes mais rápidos. “Já não é preciso esperar 20 segundos. É possível saber instantaneamente se há uma fuga.”

“Acredito sinceramente que, dentro de 10 anos, os testadores de hélio serão descontinuados e substituídos por testadores híbridos”, afirma Donaat. “E talvez, no final, os híbridos sejam abandonados e apenas os testadores a vácuo permaneçam. Assim, a Merco Machines terá garantido que o hélio deixe de ser utilizado no setor dos tambores.”

Merco Machines - Oscilações do mercado

Os benefícios em poucas palavras

  • Redução drástica do consumo de hélio: de 20 mg por tambor para testes aleatórios
  • Ciclo de teste mais rápido: medição instantânea através do princípio do fluxo constante
  • Custos energéticos mais baixos: bombas de vácuo mais pequenas e recuperação de energia através dos variadores SINAMICS
  • Custos operacionais mais baixos: não é necessário utilizar hélio dispendioso para cada tambor
  • Preparado para o futuro: ferramenta de transição para testes totalmente isentos de hélio
  • Tecnologia fiável: T-CPU da Siemens e controlador de acionamento para processos de controlo complexos
  • Longa vida útil: componentes com 20 a 30 anos de garantia