Princípios da indústria 4.0 aplicados às fabricantes de bombas otimizam custos de produção
Deslocar líquidos, gases e sólidos em suspensão, em diferentes níveis de concentração: essa é a função básica de uma bomba, independentemente da forma construtiva e da aplicação. Há quem prefira defini-la como máquina geratriz que realiza o deslocamento de um líquido por escoamento, transformando o trabalho mecânico que recebe para seu funcionamento em energia, que é transferida ao líquido sob as formas de energia de pressão e cinética.
A variedade desses produtos é tão ampla quanto suas aplicações. Há bombas centrífugas que, segundo o número de propulsores empregados são denominadas de bombas monoestágios e multiestágios; de superfície e submersíveis, com ou sem triturador e macerador; de lóbulos; helicoidais; dosadoras; de deslocamento positivo; de cavidades progressivas; de fusos e, principalmente, et cetera.
Por mais que as definições aparentem ser mais ou menos simples e os tipos, inúmeros, as aplicações são incontáveis e seu funcionamento e construção complexas. Mesmo havendo quem garanta que em termos de concepção construtiva há pouca ou quase nenhuma novidade, a evolução desses componentes é permanente, seja no desenvolvimento de novos materiais para aplicações específicas, seja na busca de eficiência no bombeamento, no rendimento e no consumo energético.
A evolução da eficiência e da capacidade e a busca de novos materiais para trabalho em condições adversas demandam investimentos permanentes
Os preceitos da indústria 4.0 aplicados nas fabricantes de bombas também proporcionam melhorias nos projetos e nos processos, otimizando custos de produção. Nesse setor, algumas fronteiras tecnológicas têm sido exploradas, como eficiência hidráulica resultante de projetos mais minuciosos, estudo mais apurado da dinâmica dos fluidos devido à contribuição de softwares cada vez melhores e desenvolvimento de técnicas de manufatura mais avançadas, permitindo replicar no mundo real o que foi projetado com precisão.
Na Vogelsang Brasil – informa Drausio Lima, diretor da empresa – essa realidade é percebida “nos nossos processos fabris, que são de altíssima precisão e as tecnologias são disponibilizadas por equipamentos no estado da arte. Isso confere menor atrito entre os elementos rotativos, e portanto, menores perdas de energia”.
A manufatura aditiva (impressão 3D) – como exemplifica Anderson Cruz, gerente de Vendas para a Indústria da Grundfos – permite rápido desenvolvimento de protótipos e novos limites em termos de geometria de componentes, habilitando novas funções e níveis de eficiência, favorecendo o atendimento a novos mercados com produção local e custos reduzidos”.
Francisco Novaes, presidente da Câmara Setorial de Bombas e Motobombas da ABIMAQ (CSBM), agrega a essas tendências investimentos em melhorias na hidráulica do cerne do sistema de bombeamento para maior rendimento do equipamento e redução do consumo de energia, além de produtos de qualidade e mais leves.
“Alterações também vêm sendo feitas nos sistemas de vedação, inclusive em atenção ao meio ambiente. A meta é impedir vazamentos. Assim, esses componentes estão evoluindo com novos produtos e materiais para selo mecânico, vedações hidrodinâmicas – solução mais indicada para bombas de uso contínuo –, gaxetas com novos compostos como grafite”, indica Novaes.
A evolução também é ditada pelo mercado, que está sendo impulsionado pelo crescimento da mineração e pelo novo marco do saneamento, além dos resultados positivos do agronegócio e de outros setores. Novaes recorda que após alguns projetos terem ficado represados durante a queda ocorrida na economia entre 2013 e 2017, período em que “o setor chegou a cair entre 30% e 40%”, durante 2019, as empresas representadas pela CSBM registraram números em média 7,5% superiores ao período anterior. Em 2020, mesmo com a pandemia, houve forte retomada, propiciando evolução acima de 20%”, resume Novaes, ao sinalizar que os números de 2021, até setembro, já apontam um crescimento entre 18% e 20%”.
A evolução também é ditada pelo mercado, que está sendo impulsionado pelo crescimento da mineração e pelo novo marco do saneamento, além dos resultados positivos do agronegócio e de outros setores. Novaes recorda que após alguns projetos terem ficado represados durante a queda ocorrida na economia entre 2013 e 2017, período em que “o setor chegou a cair entre 30% e 40%”, durante 2019, as empresas representadas pela CSBM registraram números em média 7,5% superiores ao período anterior. Em 2020, mesmo com a pandemia, houve forte retomada, propiciando evolução acima de 20%”, resume Novaes, ao sinalizar que os números de 2021, até setembro, já apontam um crescimento entre 18% e 20%”.
Eficiência energética
Essa busca de eficiência é confirmada por Drausio Lima, que agrega maiores capacidades de bombeamento, menor peso e fabricação em materiais aptos a trabalhar em condições mais adversas, tais como altas temperaturas, meios abrasivos, melhores compatibilidades químicas etc. Exemplificando, cita o recente lançamento “de uma bomba 61% mais leve e com materiais de desgaste otimizados, que tornam sua vida útil quatro vezes maior”.
Ao longo dos seus 90 anos de existência, com presença global e produtos para as mais diversas finalidades e setores, a Vogelsang sempre investiu em pesquisa e desenvolvimento de produtos para as áreas de bombeamento, trituração e padronização de sólidos, alimentação de biodigestores e distribuição de biofertilizantes de precisão para os mercados de tratamento de efluentes, biogás, indústria, agricultura e transporte.
O resultado – comenta Lima – são bombas de “alta eficiência energética, tanto elétrica, quanto hidráulica e mecânica; que atendem exigentes normas europeias para motores elétricos com elevada eficiência energética (IE-3), resultando em menores perdas elétricas no motor. Possuem também alta eficiência hidráulica, o que significa menor perda de energia no processo”.
Eficiência energética é ponto sensível listado por todos os entrevistados. De acordo com informações fornecidas por Anderson Cruz, “as bombas respondem por boa parte do consumo energético no mundo – ao menos 10% –, e tecnologicamente nossa indústria está apta a fornecer melhores equipamentos que ajudarão na economia de energia e na redução da carga sobre o sistema elétrico do País. Nós estimamos que se usássemos bombas mais eficientes poderíamos reduzir o consumo energético em até 4%”.
Consumo eficiente de água
Em épocas de mudança de plano de chuvas, crises hídrica e energética, o consumo eficiente é fundamental e cada vez mais imprescindível. As bombas se fazem presentes aqui em vários níveis, inclusive incrementando o índice de reuso de água na indústria e nas instalações comerciais, reduzindo a demanda pela captação de água, seja subterrânea ou superficial, as perdas no transporte até o ponto de consumo e a carga em sistemas de tratamento de efluentes públicos no momento que esta água seria devolvida ao sistema na forma de efluente.
As bombas, há muitos anos, têm papel de destaque na economia de água. O reuso também ganha espaço dia a dia. Essa consciência é usual em toda a indústria, tanto do ponto de vista ambiental, como do ponto de vista econômico, visto os altos custos para a obtenção de licenças de captação de água. No entanto, “sabe-se que ainda há um grande caminho a ser percorrido”, lembra Ricardo Baracat – gerente de Produto Dewatering & Tailings, da Weir Minerals – ao falar sobre mudanças climáticas, escassez de chuvas e alta concentração urbana como “realidades que afetam diretamente a capacidade hídrica dos estados e municípios. A grande vantagem é que com os recursos e tecnologias disponíveis é possível adaptar as soluções para atender demandas específicas, como por exemplo a presença de sólidos ou matéria orgânica, diferentes alturas manométricas, diferentes extensões de linhas e volume de água disponível”.
As soluções encontradas pelas fabricantes passam por redução do tempo de espera para que a água quente chegue até o chuveiro em uma instalação com aquecimento a gás, pois dois minutos de espera podem representar 10 litros de água indo para o ralo por residente por banho; sistema de distribuição guiada pela demanda, aplicada ao saneamento; equipamentos com acionamento solar off-grid que podem ser utilizados na irrigação, por exemplo.
Mas a bomba não é o único ator nesse cenário. Cruz frisa que a solução “passa também pela posição dos participantes da indústria em si. Estamos todos diretamente envolvidos com água e energia pela natureza de nossos negócios, então temos peso e impacto direto sobre estes desafios, não apenas no desenvolvimento de novas tecnologias, mas também nas parcerias que fazemos com setores públicos e privados e nas iniciativas sociais e ambientais que abraçamos”.
Em mercado bem próximo ao da Grundfos atua a Famac Motobombas, empresa brasileira, fabricante de bombas centrífugas com diferentes especificações e aplicações em diversas áreas, como residencial (abastecimento, pressurização, piscinas), agrícola (irrigação, hidroponia) e as mais variadas necessidades industriais (processos, lavação, caldeiras, produtos químicos, alimentos, curtumes, papel e celulose), saneamento, entre outros.
Nesse setor – na visão de Rossi – a evolução tecnológica atinge as bombas submersíveis, com desenvolvimento de modelos com caixa de selagem para selos mecânicos duplos, montados em uma câmara de óleo vegetal biodegradável, com materiais específicos como carbeto de silício ou tungstênio. Há, ainda, modelos com sensor de umidade dentro da câmara de óleo, próximo ao selo mecânico, ligado a uma central de monitoramento com a função de informar uma possível entrada indevida de água no equipamento. Este aviso prematuro possibilita que a bomba seja retirada para manutenção antes que a água atinja o motor da bomba, evitando prejuízos. Existem ainda modelos de bombas submersíveis com sensores de temperatura que protegem o motor em caso de superaquecimento ou sobrecorrente.
Mineração – alta especificidade
“A água é essencial para o processamento mineral. Sua entrada no processo dá-se logo no início da moagem, quando o minério começa a ser transformado em polpa. A partir dessa etapa todo o transporte é feito através das bombas de polpa ou de processo, que aceitam grande presença de sólidos e abrasão. Ao final da separação do minério, quando se chega ao produto final também se recupera a água que será reutilizada no processamento. Este ciclo é constante, e as bombas são vitais para sua existência”, resume Baracat.
O principal mercado da Weir é a mineração, atendendo “plantas de processamento de minério de ferro, cobre, ouro, nióbio e fosfatos, entre outros, com áreas estruturadas para projetos de desaguamento de rejeitos, captação, reaproveitamento e bombeamento de água (Dewatering) e de disposição de rejeitos, inclusive com o reaproveitamento de sólidos contidos nas barragens de rejeitos com equipamentos específicos (Tailings)”, explica Baracat ao informar que a empresa também atua, em menor escala, nos setores de Energia Hidrelétrica, Saneamento e Distribuição de Combustível. Mesmo assim, o gerente da Weir garante que, na divisão setorial, o peso da mineração é 100%.
Também com presença de destaque na mineração está a Netzsch, que, entre as 35 filiais em todo o mundo, tem a unidade brasileira, localizada em Pomerode (SC), como a maior delas. Com diversos projetos em mineradoras em âmbito global, no Brasil, aproximadamente 60% das vendas no Estado de Minas Gerais têm origem em fornecimentos para extração e processamento de minerais, e também produz equipamentos para indústrias alimentícia e farmacêutica, meio ambiente e energia, papel e celulose, petróleo e gás.
Para Antonio Felisberto Borges Júnior – gerente de Vendas da Netzsch em Minas Gerais – a busca do cliente é sempre por uma solução confiável, que garanta e mantenha a produção com economia a longo prazo. Por isso, a empresa “oferta consultoria profissional para a escolha da bomba ideal em uma variedade de aplicações nas indústrias químicas e de processos, mesmo em indústrias altamente especializadas, como a indústria de mineração e explosivos”.
Especificamente no setor de mineração, “depois do rompimento da barragem de Brumadinho em Minas Gerais, em 2019, detectamos crescente procura das mineradoras por soluções adequadas para bombeio e tratamento dos rejeitos de minério. Para atender esse mercado, a Netzsch desenvolveu bombas para aplicações em sistemas de desaguamento de rejeito”, declara Borges.
Além disso, segundo o gerente de Vendas da Netzsch em Minas Gerais, em resposta ao desenvolvimento de novos sistemas de tratamento e de separação de minérios, buscando aumento de produtividade e menor consumo de energia e água, a Netzsch “vem aprimorando a resistência e a durabilidade das bombas fornecidas, oferecendo novas tecnologias para proporcionar ainda mais melhorias e maior performance às aplicações de fornecedores (OEM) e consumidores finais, tudo com economia de tempo e menor custo com manutenção, além de contar com equipamentos e peças de reposição fabricados 100% no Brasil”.
Como tendencias em bombas para o setor mineral, Baracat relaciona a busca da redução do consumo energético e das emissões de CO2; custo reduzido nas intervenções de manutenções; atendimento em assistência no menor prazo; inovações, uso digital, investimento em colaboradores qualificados para operação, investimento em segurança cibernética e adaptação para a indústria 4.0, além de ter a necessidade de encontrar caminhos para equacionar gargalos relacionados a licenciamentos ambientais; licensas sociais para operações; energia elétrica nas regiões minerais; e insegurança jurídica.
A Famac, de acordo com o engenheiro Vilmar Rossi, conta com produtos específicos desenvolvidos para mineração, em especial para drenagens, equipados com rotores e impulsores confeccionados em borracha de uretano, que oferece resistência extra ao desgaste para transporte de fluídos com abrasivos.
“O atendimento das aplicações mais agressivas do setor de mineração torna-se um gargalo pela baixa demanda, o que inviabiliza investimentos na produção seriada de produtos”, comenta Rossi, ao falar da atuação da Famac na mineração. E assim explica sua posição: “Os desenvolvimentos de produtos específicos para atender o mercado de mineração representam altos custos no desenvolvimento de ferramentais, bem como exige materiais específicos para a fabricação dos bombeadores”.
A reutilização de água, tanto do ponto de vista de segurança física, operacional, quanto pelo aspecto econômico; tecnologias para operação a distância, uso eficiente de energia, na maior parte das vezes elétrica; segurança operacional, atendendo tanto as normas vigentes, quanto a pontos específicos levantados pelo cliente ou pela engenharia de aplicação; são áreas em que a atividade mineradora vem atentando de forma especial e somam-se aos investimentos em reuso de sólidos depositados ao longo dos anos nas barragens de rejeitos e na disposição de Rejeitos a Seco nas Barragens com novas tecnologias, com reduções de riscos por acidentes e mecanismos de disposição e monitoramentos, entre outros.