por Michael Kelly, Allied PhotoChemical, e David Hagood, Finishing Technology Solutions
Imagine ser capaz de eliminar quase todos os VOCs (compostos orgânicos voláteis) no processo de fabricação de canos e tubos, o que equivale a 10.000 libras de VOCs por ano. Imagine também produzir em velocidades mais rápidas com maior rendimento e menor custo por peça/pé linear.
Processos de fabricação sustentáveis são fundamentais para impulsionar uma fabricação mais eficiente e otimizada no mercado norte-americano. A sustentabilidade pode ser medida de várias maneiras:
Redução de COV
Menos uso de energia
Força de trabalho otimizada
Produção mais rápida (mais com menos)
Uso mais eficiente do capital
Além disso, muitas combinações dos itens acima
Recentemente, um fabricante líder de tubos implementou uma nova estratégia para as suas operações de revestimento. As plataformas de revestimento anteriores do fabricante eram à base de água, que são ricas em VOCs e também são inflamáveis. A plataforma de revestimento sustentável implementada foi uma tecnologia de revestimento ultravioleta (UV) 100% sólidos. Neste artigo, são resumidos o problema inicial do cliente, o processo de revestimento UV, as melhorias gerais do processo, a economia de custos e a redução de VOC.
Operações de revestimento na fabricação de tubos
O fabricante estava utilizando um processo de revestimento à base de água que deixou uma bagunça, conforme mostrado nas Imagens 1a e 1b. O processo não só resultou em desperdício de materiais de revestimento, mas também criou um risco no chão de fábrica que aumentou a exposição a COV e o perigo de incêndio. Além disso, o cliente queria um desempenho de revestimento melhorado em comparação com a operação atual de revestimento à base de água.
Embora muitos especialistas do setor comparem diretamente os revestimentos à base de água com os revestimentos UV, esta não é uma comparação realista e pode ser enganosa. O revestimento UV real é um subconjunto do processo de revestimentos UV.
Figura 1. Processo de envolvimento do projeto
UV é um processo
UV é um processo que oferece vantagens ambientais significativas, melhorias gerais do processo, melhor desempenho do produto e, sim, economia por revestimento linear do pé. Para implementar com sucesso um projeto de revestimentos UV, o UV deve ser visto como um processo com três componentes principais – 1) o cliente, 2) o integrador do equipamento de aplicação e cura UV e 3) o parceiro tecnológico de revestimentos.
Todos os três são essenciais para o planejamento e implementação bem-sucedidos de um sistema de revestimento UV. Então, vamos dar uma olhada no processo geral de envolvimento do projeto (Figura 1). Na maioria dos casos, este esforço é liderado pelo parceiro de tecnologia de revestimento UV.
A chave para qualquer projeto bem-sucedido é ter etapas de engajamento claramente definidas, com flexibilidade integrada e capacidade de adaptação a diferentes tipos de clientes e suas aplicações. Estas sete etapas de envolvimento são a base para um envolvimento bem-sucedido do projeto com o cliente: 1) discussão geral do processo; 2) discussão sobre ROI; 3) especificações do produto; 4) especificação geral do processo; 5) ensaios amostrais; 6) RFQ/especificação geral do projeto; e 7) comunicação contínua.
Essas etapas de engajamento podem ser seguidas de forma serial, algumas podem ocorrer ao mesmo tempo ou podem ser intercambiadas, mas todas devem ser concluídas. Essa flexibilidade integrada oferece a maior chance de sucesso para os participantes. Em alguns casos, pode ser melhor contratar um especialista em processos UV como recurso, com valiosa experiência no setor em todas as formas de tecnologia de revestimento, mas, o mais importante, com forte experiência em processos UV. Este especialista pode navegar por todas as questões e atuar como um recurso neutro para avaliar de forma adequada e justa as tecnologias de revestimento.
Etapa 1. Discussão Geral do Processo
É aqui que são trocadas informações iniciais sobre o processo atual do cliente, com definição clara do layout atual e pontos positivos/negativos claramente definidos. Em muitos casos, deve existir um acordo mútuo de não divulgação (NDA). Em seguida, devem ser identificadas metas de melhoria de processos claramente definidas. Isso pode incluir:
Sustentabilidade – redução de COV
Redução e otimização de mão de obra
Qualidade melhorada
Aumento da velocidade da linha
Redução de espaço
Revisão dos custos de energia
Capacidade de manutenção do sistema de revestimento – peças sobressalentes, etc.
A seguir, métricas específicas são definidas com base nessas melhorias de processo identificadas.
Etapa 2. Discussão sobre retorno do investimento (ROI)
É importante compreender o ROI do projeto nos estágios iniciais. Embora o nível de detalhe não precise ser o necessário para a aprovação do projeto, o cliente deve ter uma descrição clara dos custos atuais. Estes devem incluir o custo por produto, por metro linear, etc.; custos de energia; custos de propriedade intelectual (PI); custos de qualidade; custos de operador/manutenção; custos de sustentabilidade; e custo de capital. (Para acesso às calculadoras de ROI, consulte o final deste artigo.)
Etapa 3. Discussão das especificações do produto
Tal como acontece com todos os produtos fabricados hoje, as especificações básicas do produto são definidas nas discussões iniciais do projeto. No que diz respeito às aplicações de revestimento, estas especificações de produto evoluíram ao longo do tempo para atender às necessidades de produção e normalmente não são atendidas com o atual processo de revestimento do cliente. Chamamos isso de “hoje versus amanhã”. É um ato de equilíbrio entre a compreensão das especificações atuais do produto (que podem não estar sendo atendidas com o revestimento atual) e a definição de necessidades futuras que sejam realistas (o que é sempre um ato de equilíbrio).
Etapa 4. Especificações Gerais do Processo
Figura 2. Melhorias de processo disponíveis ao passar de um processo de revestimentos à base de água para um processo de revestimentos UV
O cliente deve compreender e definir totalmente o processo atual, juntamente com os pontos positivos e negativos das práticas existentes. Isto é importante para o integrador de sistemas UV entender, para que as coisas que estão indo bem e as que não estão possam ser consideradas no projeto do novo sistema UV. É aqui que o processo UV oferece vantagens significativas que podem incluir aumento da velocidade dos revestimentos, redução da necessidade de espaço no piso e reduções de temperatura e umidade (ver Figura 2). Uma visita conjunta às instalações de fabricação do cliente é altamente recomendada e fornece uma excelente estrutura para entender as necessidades e exigências do cliente.
Etapa 5. Demonstração e testes
As instalações do fornecedor de revestimentos também devem ser visitadas pelo cliente e pelo integrador de sistemas UV para permitir que todos participem de uma simulação do processo de revestimento UV do cliente. Durante esse período, muitas novas ideias e sugestões surgirão à medida que as seguintes atividades forem realizadas:
Simulação, amostras e testes
Referência testando produtos de revestimento competitivos
Revise as práticas recomendadas
Revise os procedimentos de certificação de qualidade
Conheça integradores UV
Desenvolva um plano de ação detalhado daqui para frente
Etapa 6. RFQ/Especificação geral do projeto
O documento de solicitação de cotação do cliente deve incluir todas as informações e requisitos relevantes para a nova operação de revestimento UV, conforme definido nas discussões do processo. O documento deve incorporar as melhores práticas identificadas pela empresa de tecnologia de revestimento UV, que podem incluir o aquecimento do revestimento através de um sistema de aquecimento com camisa de água até à ponta da pistola; aquecimento e agitação da bolsa; e escalas para medição do consumo de revestimento.
Etapa 7. Comunicação Contínua
Os meios de comunicação entre o cliente, o integrador UV e a empresa de revestimentos UV são críticos e devem ser incentivados. A tecnologia hoje torna muito conveniente agendar e participar de chamadas regulares do tipo Zoom/conferência. Não deve haver surpresas quando o equipamento ou sistema UV estiver sendo instalado.
Resultados obtidos pelo fabricante de tubos
Uma área crítica a ser considerada em qualquer projeto de revestimento UV é a economia geral de custos. Neste caso, o fabricante obteve poupanças em diversas áreas, incluindo custos de energia, custos de mão-de-obra e consumíveis de revestimentos.
Custos de energia – UV alimentado por micro-ondas vs. aquecimento por indução
Em sistemas típicos de revestimentos à base de água, há necessidade de aquecimento pré ou pós-indução do tubo. Os aquecedores por indução são caros, consomem muita energia e podem apresentar problemas significativos de manutenção. Além disso, a solução à base de água exigia o uso de energia do aquecedor por indução de 200 kw, em comparação aos 90 kw usados pelas lâmpadas UV de micro-ondas.
Tabela 1. Economia de custos superior a 100 kw/hora usando um sistema UV de micro-ondas de 10 lâmpadas versus um sistema de aquecimento por indução
Como pode ser visto na Tabela 1, o fabricante de tubos obteve economias superiores a 100 kW por hora após a implementação da tecnologia de revestimento UV, ao mesmo tempo que reduziu os custos de energia em mais de US$ 71.000 por ano.
Figura 3. Ilustração da economia anual nos custos de eletricidade
As poupanças de custos decorrentes deste consumo reduzido de energia foram estimadas com base num custo estimado de electricidade em 14,33 cêntimos/kWh. A redução de 100 kw/hora no consumo de energia, calculada em dois turnos durante 50 semanas por ano (cinco dias por semana, 20 horas por turno), resulta numa poupança de 71.650 dólares, conforme ilustrado na Figura 3.
Redução de Custos de Mão de Obra – Operadores e Manutenção
À medida que as entidades de produção continuam a avaliar os seus custos de mão-de-obra, o processo UV oferece poupanças únicas relativamente às horas de trabalho do operador e da manutenção. Com revestimentos à base de água, o revestimento úmido pode solidificar a jusante no equipamento de manuseio de materiais, que eventualmente deverá ser removido.
Os operadores da unidade de fabricação consumiram um total de 28 horas por semana removendo/limpando o revestimento à base de água do equipamento de manuseio de materiais a jusante.
Além da economia de custos (estimadas 28 horas de mão de obra x US$ 36 [custo oneroso] por hora = US$ 1.008,00 por semana ou US$ 50.400 por ano), os requisitos de trabalho físico para os operadores podem ser frustrantes, demorados e totalmente perigosos.
O cliente almejou a limpeza de revestimento para cada trimestre, com custos de mão de obra de US$ 1.900 por trimestre, mais os custos de remoção de revestimento incorridos, totalizando US$ 2.500. A economia total por ano foi de US$ 10.000.
Economia de revestimento – à base de água vs. UV
A produção de tubos nas instalações do cliente foi de 12.000 toneladas por mês de tubos de 9,625 polegadas de diâmetro. Resumindo, isso equivale a aproximadamente 570.000 pés lineares/~ 12.700 peças. O processo de aplicação da nova tecnologia de revestimento UV incluiu pistolas de pulverização de alto volume/baixa pressão com uma espessura alvo típica de 1,5 mils. A cura foi realizada através do uso de lâmpadas de microondas Heraeus UV. As economias em custos de revestimentos e custos de transporte/manuseio interno estão resumidas nas Tabelas 2 e 3.
Tabela 2. Comparação de custos de revestimento – revestimentos UV vs. revestimentos à base de água por pé linear
Tabela 3. Economias adicionais decorrentes da redução dos custos de transporte de entrada e da redução do manuseio de materiais no local
Além disso, podem ser obtidas economias adicionais de custos de materiais e mão de obra e eficiências de produção.
Os revestimentos UV são recuperáveis (os revestimentos à base de água não), permitindo pelo menos 96% de eficiência.
Os operadores gastam menos tempo limpando e mantendo o equipamento de aplicação porque o revestimento UV não seca a menos que seja exposto à energia UV de alta intensidade.
As velocidades de produção são mais rápidas e o cliente tem potencial para aumentar as velocidades de produção de 100 pés por minuto para 150 pés por minuto – um aumento de 50%.
O equipamento de processo UV normalmente possui um ciclo de lavagem integrado, que é rastreado e programado por horas de produção. Isso pode ser ajustado de acordo com a necessidade do cliente, o que resulta em menos mão de obra necessária para limpeza do sistema.
Neste exemplo, o cliente obteve uma economia de custos de US$ 1.277.400 por ano.
Redução de COV
A implementação da tecnologia de revestimento UV também reduziu os VOCs, como pode ser visto na Figura 4.
Figura 4. Redução de COV como resultado da implementação do revestimento UV
Conclusão
A tecnologia de revestimentos UV permite que os fabricantes de tubos eliminem virtualmente os VOCs em suas operações de revestimento, ao mesmo tempo em que oferecem um processo de fabricação sustentável que melhora a produtividade e o desempenho geral do produto. Os sistemas de revestimento UV também geram economias de custos significativas. Conforme descrito neste artigo, a economia total do cliente ultrapassou US$ 1.200.000 anualmente, além de eliminar mais de 154.000 libras de emissões de COV.
Para obter mais informações e acessar calculadoras de ROI, visite www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. Para melhorias adicionais no processo e um exemplo de calculadora de ROI, visite www.uvebtechnology.com.
BARRA LATERAL
Sustentabilidade do Processo de Revestimento UV/Vantagens Ambientais:
Sem compostos orgânicos voláteis (VOCs)
Sem poluentes atmosféricos perigosos (HAPs)
Não inflamável
Sem solventes, águas ou enchimentos
Sem problemas de produção de umidade ou temperatura
Melhorias gerais de processos oferecidas pelos revestimentos UV:
Velocidades de produção rápidas de mais de 800 a 900 pés por minuto, dependendo do tamanho do produto
Pegada física pequena de menos de 35 pés (comprimento linear)
Mínimo trabalho em processo
Secagem instantânea sem necessidade de pós-cura
Sem problemas de revestimento úmido a jusante
Nenhum ajuste de revestimento para problemas de temperatura ou umidade
Nenhum manuseio/armazenamento especial durante mudanças de turno, manutenção ou paradas de fim de semana
Redução nos custos de mão de obra associados a operadores e manutenção
Capacidade de recuperar o excesso de pulverização, refiltrar e reintroduzir no sistema de revestimento
Melhor desempenho do produto com revestimentos UV:
Resultados de testes de umidade aprimorados
Excelentes resultados de testes de névoa salina
Capacidade de ajustar atributos e cores do revestimento
Versões transparentes, metálicos e cores disponíveis
Custos mais baixos de revestimento por pé linear, conforme mostrado pela calculadora de ROI:
Horário da postagem: 14 de dezembro de 2023
