A fonte de falha mais facilmente esquecida em sistemas de fornecimento de ar de corte a laser: compressor de ar de parafuso.

Nas oficinas de corte a laser, mais da metade dos tempos de inatividade anormais não decorre do laser ou do cabeçote de corte, mas do sistema de ar comprimido.

Temos vários casos de cooperação em corte a laser, incluindo fábricas no Sudeste Asiático, Oriente Médio e África, e vimos oficinas de corte a laser com várias configurações. Independentemente da localização, os problemas causados ​​pelo ar comprimido são quase idênticos. Hoje, não discutiremos o que os compressores de ar podem fazer ou as preocupações que as fábricas têm; em vez disso, falaremos sobre os problemas que causam maiores dores de cabeça quando você recebe uma ligação no meio da noite.

Problema 1: Rebarbas e escória na superfície de corte, após investigação, a causa foi a pressão instável do gás.

Esta é a falha mais facilmente diagnosticada. A superfície de corte fica amarela e as rebarbas aumentam; o primeiro instinto é ajustar o foco, trocar o bico e verificar a lente. Mas depois de muito trabalho, revela-se inútil – a verdadeira razão é que as flutuações na pressão do gás fornecido causam um fluxo instável do gás auxiliar.

O corte a laser requer gás auxiliar estável, seco e contínuo.

Realizamos um teste de campo em uma fábrica de peças automotivas na Tailândia: uma frequência industrial padrãocompressor de ar de parafuso, com a pressão de saída do tanque de gás definida em 0,8 MPa, experimentou flutuações reais de pressão entre 0,72-0,85 MPa durante o ciclo de carga e descarga. Sob os mesmos parâmetros de corte, a altura da rebarba das peças cortadas durante os períodos de baixa pressão foi 0,15 mm maior do que durante os períodos de alta pressão. A qualidade das peças cortadas de uma chapa inteira era inconsistente, duplicando a carga de trabalho do processo de rebarbação subsequente.

Mais tarde, substituímo-lo por um modelo de frequência variável de íman permanente, controlando a flutuação de pressão dentro de ±0,01MPa, e a consistência da superfície de corte melhorou significativamente. Este nível de controle de pressão é um indicador importante para distinguir entre nível básico e nível industrialcompressores de ar de parafuso.

Problema 2: Danos frequentes nas lentes durante as condições úmidas do verão decorrem do teor de umidade do ar comprimido.

Este problema é particularmente pronunciado em regiões tropicais e subtropicais em todo o mundo. Os clientes indonésios experimentam quedas na frequência de substituição de lentes de uma vez a cada duas semanas para uma vez a cada dois dias durante a estação chuvosa, às vezes até precisando substituir duas ou três lentes por dia.

A razão é clara: o ar comprimido não está completamente seco. No entanto, o problema reside no facto de o teor de humidade de saturação duplicar por cada aumento de 10°C na temperatura do ar. O mesmo equipamento de secagem tem um desempenho significativamente diferente no inverno e no verão.

Outro fator facilmente esquecido é a temperatura de exaustão docompressor de ar de parafusoem si. Um cliente do Oriente Médio relatou ferrugem no interior do cabeçote de corte; após a desmontagem, manchas óbvias de água foram encontradas na montagem da lente. Em última análise, o problema resultou do compressor de ar – os modelos mais antigos mantinham consistentemente temperaturas de exaustão acima de 110°C, algo que o sistema de resfriamento a jusante não conseguia suportar.

Os compressores de parafuso apresentam uma vantagem estrutural neste aspecto, com temperaturas de exaustão relativamente mais baixas. No entanto, a operação prolongada de baixa frequência também pode causar problemas. A série PMS foi projetada especificamente com esta condição de operação em mente, usando controle de conversão vetorial de frequência para manter uma temperatura razoável do rotor e evitar a precipitação de condensado no tanque de óleo e gás.

Problema 3: Tempo de inatividade não planejado, disparo por sobrecarga do compressor de ar, desligamento forçado da linha de produção

A situação mais problemática: os pedidos terceirizados estão correndo para cumprir os prazos e, durante o turno da noite, o compressor de ar de parafuso desliga repentinamente no meio do corte. Depois de reiniciar, ele corta algumas tábuas e tropeça novamente.

Este tipo de problema é comum em fábricas em todo o mundo e as razões são essencialmente duas:

A seleção de um compressor superdimensionado levou a uma operação prolongada sob carga leve. Muitas pessoas acreditam que quanto maior o compressor de ar, melhor, e escolhem modelos que excedem em muito o seu consumo real de ar. Como resultado, o compressor passa a maior parte do tempo em estado descarregado, com cargas e descargas frequentes do motor causando grave acúmulo de calor e acionando a proteção contra sobrecarga.

Mau funcionamento do sistema de transmissão. Nos modelos acionados por correia, o envelhecimento da correia reduz o atrito, causando deslizamento. Isto leva o sistema de controle a interpretar mal o aumento da carga, acionando a proteção contra sobrecarga. Encontrámos uma situação numa linha de produção na Polónia onde o sistema disparou cinco vezes num período de três meses; a causa acabou sendo o desgaste drástico nas ranhuras da polia, levando a uma queda acentuada na eficiência da transmissão.

Os registros de manutenção mostram que os modelos de acionamento direto apresentam uma taxa de falhas significativamente menor nesse aspecto. É por isso que os compressores de ar de parafuso de nível industrial geralmente adotam uma estrutura de acionamento direto – reduzindo os componentes de transmissão e diminuindo possíveis pontos de falha por meio do projeto. A série PMS utiliza um motor de ímã permanente conectado diretamente ao rotor, eliminando correias e caixas de engrenagens; esta estrutura simplificada se traduz em maior confiabilidade.

Questão 4: Custos de eletricidade excessivamente altos, compressores de ar se tornam a maior unidade consumidora de energia na linha de produção

Este não é um tópico novo. Em muitas fábricas, os sistemas de ar comprimido representam 15% a 25% dos custos totais de eletricidade. Nas oficinas de corte a laser, devido aos tempos de operação mais longos e aos maiores volumes de ar, esta percentagem é ainda maior.

No entanto, os cálculos de muitas pessoas são falhos. Eles olham apenas para a potência nominal do equipamento, ignorando a eficiência operacional real.

Uma frequência industrial nominal de 37kWcompressor de ar de parafuso, funcionando continuamente durante 8.000 horas por ano, ao preço médio global da eletricidade industrial de US$ 0,12/kWh, teria um custo anual de eletricidade de aproximadamente: 37 × 0,12 × 8.000 = US$ 35.520.

Um compressor inversor de ímã permanente com eficiência energética de Grau 1, sob as mesmas condições de operação, economiza aproximadamente 30% a 35% de eletricidade anualmente, o que se traduz em economias de US$ 10.000 a US$ 12.000 por ano. A economia de eletricidade em dois anos seria suficiente para comprar uma nova máquina.

O custo mais facilmente esquecido aqui são as perdas de descarga. Quando uma turbina a gás de frequência de linha está sob carga e descarga, o motor continua a girar durante a descarga, consumindo aproximadamente 30%-40% da corrente sem carga em comparação com carga total; esta energia é completamente desperdiçada. Os modelos de frequência variável de ímã permanente, entretanto, ajustam a velocidade em tempo real de acordo com o consumo de gás, resultando em perdas de descarga quase nulas.

Problema 5: Pequenos defeitos frequentes e um acúmulo de ordens de serviço de manutenção afetam a eficiência geral do equipamento.

Esta é uma questão complexa. O sistema de ar comprimido envolve o compressor de ar parafuso, secador, filtro, tanque de ar e tubulação; um problema em qualquer um desses componentes afetará a qualidade do corte.

Analisamos dados de 32 usuários de corte a laser em todo o mundo atendidos entre 2023 e 2024. Problemas comuns relacionados a compressores de ar de parafuso, classificados por frequência de ocorrência, são:

■ Deslizamento ou quebra da correia (29%)

■ Bloqueio do separador de óleo levando a diferencial de pressão excessivo (24%)

■ Mau funcionamento da válvula de controle de temperatura causando desligamento por alta temperatura (16%)

■ Mau funcionamento da válvula de admissão (13%)

■ Desgaste do rolamento do motor e ruído anormal (10%)

■ Questões relacionadas ao controlador (8%)

Problemas de correias e válvulas são responsáveis ​​por mais da metade deles. Esses problemas estão praticamente ausentes nos modelos mais simples de acionamento direto com ímã permanente.

Os problemas mencionados acima ocorreram repetidamente em linhas de produção em diferentes países e regiões. Atualmente, a solução mais madura do setor é substituir as antigas caixas de acionamento de frequência fixa ou de tração por acionamento direto de frequência variável de ímã permanente com eficiência energética.compressores de ar de parafuso.

Isto não significa que esta série de carcaças seja completamente isenta de falhas, mas sim que seu design evita vários pontos de falha importantes: eliminação da transmissão de tração, eliminação da descarga com controle de frequência variável e uso de controle de manutenção inteligente para manter a estabilidade do escapamento. Os próprios motores de ímã permanente com grau de eficiência energética IE5 geram pouco calor, mas têm uma taxa de falhas relativamente alta.

Conduzimos um estudo comparativo em três linhas de produção de corte a laser no Vietnã, no México e na Turquia sob condições operacionais idênticas: depois de usar caixas de frequência variável de ímã permanente, os incidentes não planejados relacionados ao ar comprimido diminuíram em pelo menos 76%, os custos anuais de eletricidade diminuíram em 30%-34% e as reclamações relacionadas à qualidade do corte diminuíram em mais de 60%.

Os dados neste artigo vêm de vários conjuntos de medições no local e estatísticas de feedback do usuário; os resultados podem variar sob diferentes condições operacionais e circunstâncias ambientais.

Se você estiver enfrentando problemas com ar comprimido, envie-nos seus parâmetros operacionais atuais – consumo de ar, requisitos de pressão, modelos de equipamentos existentes e número de máquinas de corte. Nossa equipe técnica pode fornecer gratuitamente análise de consumo de energia e solução de problemas. As informações de contato estão disponíveis no formulário desta página; uma solução será fornecida dentro de 24 horas.