A EOLIOS elaborou um diagnóstico das condições térmicas da fábrica, otimizou os sistemas AVAC e concebeu sistemas de captação específicos, a partir de um gémeo digital completo da linha de produção.
A EOLIOS concebeu os sistemas AVAC de uma fábrica de produção de luvas. O estudo permitiu elaborar um diagnóstico das condições térmicas do local, otimizar as instalações de tratamento climático e desenvolver sistemas de captação específicos, diretamente integrados nas linhas de produção.
O desafio de um projeto destes é dominar os fenómenos termoaeráulicos específicos induzidos pelas diferentes etapas de fabrico a alta temperatura. Os estudos CFD permitiram visualizar esses fenómenos consoante as estações, a fim de otimizar os sistemas de tratamento climático, com base num gémeo digital completo da linha de produção.
Uma fábrica de produção de luvas de látex compreende várias etapas. O látex é primeiro misturado com aditivos para criar a mistura de base. Essa mistura é depois aquecida e transformada numa matéria plástica estirável, colocada num molde onde uma prensa hidráulica forma a luva.
Uma vez formada, a luva é ligeiramente arrefecida, depois desmoldada e lavada. Após a lavagem, pode receber um polvilhamento para a tornar mais macia e facilitar o calçamento. Depois de seca, a luva está pronta a ser embalada e expedida.
A produção de luvas de látex tem um impacto direto na temperatura da fábrica, devido aos processos de aquecimento e de arrefecimento envolvidos. Durante o aquecimento, a mistura de látex é levada a temperaturas elevadas para a tornar maleável; os moldes e a prensa hidráulica são igualmente aquecidos para melhor formar a luva. No arrefecimento, a luva é levada a temperaturas mais baixas a fim de a endurecer e de a tornar mais resistente. O calor libertado por estas fases pode aumentar sensivelmente a temperatura na fábrica.
Assim, as zonas onde a mistura de látex é aquecida e onde os moldes e as prensas hidráulicas são aquecidos são mais quentes do que as restantes. Inversamente, as zonas de lavagem e de secagem da luva são geralmente mais frescas, por não estarem expostas aos mesmos processos de aquecimento e de arrefecimento.
A simulação CFD (Computational Fluid Dynamics) permite resolver os problemas de temperatura heterogénea numa fábrica de produção de luvas de látex. Simula os escoamentos e os movimentos de fluidos no interior da fábrica e permite aos engenheiros compreender melhor de que forma os diferentes fatores afetam a temperatura.
A simulação CFD ajudou assim os engenheiros a determinar as melhores localizações para os equipamentos, a otimizar os fluxos de ar e a identificar as fontes de calor suscetíveis de afetar a temperatura.
A totalidade da linha de produção foi modelada em CFD. Fornos, tanques de ácido, sistemas de equipamentos e quadros elétricos de potência estão integrados com precisão no estudo. A finura de resolução CFD permite obter uma distribuição de temperatura complexa, muito próxima das condições reais. Os fenómenos de indução dos bocais de insuflação, bem como os efeitos das plumas térmicas dos fornos, foram captados com grande precisão.
Os primeiros estudos permitiram compreender os principais fenómenos térmicos próprios da fábrica e do seu sistema de produção. Esta compreensão e a sua restituição simplificada às equipas de conceção permitiram envolver toda a cadeia de conceção (engenheiro AVAC e engenheiro de Sistemas) na procura de uma solução. A utilização do modelo 3D desde a fase de estudo permitiu conceber sistemas de captação de calor à medida, diretamente integrados nas linhas de produção.
O modelo 3D dedicado à difusão de ar foi objeto de um processo iterativo que permitiu otimizar sucessivamente a difusão, completado ao longo dos últimos desenvolvimentos do projeto no âmbito da conceção AVAC. A compreensão global dos fenómenos térmicos permitiu, além disso, afinar o dimensionamento dos permutadores de ar para a criação de sistemas de recuperação térmica por parte do cliente.
Em paralelo, o estudo debruçou-se sobre os tanques de imersão em ácido clorídrico utilizados na limpeza dos produtos. Esta parte da cadeia caracteriza-se pela difusão no ar de poluentes que é necessário captar eficazmente. A avaliação da concentração de partículas foi conduzida não só nas proximidades da zona de emissão, para verificar o bom funcionamento dos sistemas de captação, mas também em toda a fábrica, tendo em conta a particularidade da linha e o impacto de cada sistema.
O estudo da difusão dos poluentes consiste em estudar as diferentes fontes de poluição geradas pelo processo: utilização de produtos químicos, equipamentos com elevado consumo energético, descargas líquidas e gasosas, emissões de partículas e de ruído. Uma análise detalhada das fontes e das consequências permite determinar as medidas de redução e de controlo, identificar as possíveis fontes de contaminação e evitá-las. A análise acabou por evidenciar oportunidades de melhoria do desempenho ambiental, bem como da saúde e da segurança dos operadores.
O gémeo digital da linha de produção permitiu obter informações precisas e uma análise eficaz dos fluxos térmicos no ambiente. Os resultados foram utilizados para otimizar o posicionamento dos equipamentos e o dimensionamento dos sistemas AVAC, a fim de atingir um funcionamento ótimo dentro dos limites impostos pelas normas de segurança.
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Um gémeo digital é uma ferramenta poderosa para melhorar o desempenho dos processos industriais: permite simular, testar e analisar os sistemas e os seus componentes num ambiente virtual, a fim de obter otimizações concretas. No final, os nossos engenheiros trouxeram uma compreensão completa e aprofundada dos fenómenos termoaeráulicos em fase de conceção. A otimização dos sistemas e o desenvolvimento de dispositivos de medição permitiram ganhos de temperatura do ar da ordem dos 15 °C a caudal constante (ou seja, sem custo de instalação adicional). Foram concebidos e dimensionados sistemas de captação dos poluentes e de recuperação de energia à medida.
A principal preocupação dos estudos termoaeráulicos é assegurar que o fluxo de ar e a temperatura estejam adaptados ao funcionamento ótimo da fábrica. Foi conduzida uma análise aprofundada do ambiente de produção para determinar os fatores que influenciam a qualidade do ar e a temperatura consoante as estações. Foram tomadas medidas para controlar o nível de poluentes e reduzir o seu impacto. Os resultados mostraram que a qualidade do ar e a temperatura eram suficientes para uma produção ótima e que as medidas de controlo dos poluentes eram eficazes, tendo sido formuladas recomendações para manter esse nível de qualidade e reduzir o custo dos sistemas de tratamento climático.
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