PT2188106E

PT2188106E - Método e dispositivo para economizar energia no processo de extrusão

Info

Publication number: PT2188106E
Application number: PT08761049T
Authority: PT
Inventors: Leopold Hackl
Original assignee: Battenfeld Cincinnati Austria Gmbh
Priority date: 2007-08-23
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2011-11-04
Also published as: CN101784381B; EP2188106A1; EP2188106B1; DE102007039799B3; US9044893B2; ATE520516T1; CN101784381A; US20110187019A1; WO2009024368A1

Description

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DESCRIÇÃO

"MÉTODO E DISPOSITIVO PARA ECONOMIZAR ENERGIA NO PROCESSO DE EXTRUSÃO" A invenção refere-se a um método para economizar energia numa linha de extrusão que compreende pelo menos uma extrusora, uma ferramenta de extrusão, uma secção de arrefecimento e um extrator, em que para a produção de um perfil, pelo menos na extrusora, é introduzida energia sob forma de calor numa matéria sintética para a plastificação, e após o processo de moldagem é retirado novamente o calor ao perfil, pelo menos na secção de arrefecimento, para atingir a estabilidade da forma. A invenção refere-se além disso a um dispositivo correspondente.

Na transformação de matéria sintética é do conhecimento fundir a matéria sintética por meio da utilização de energia primária (corrente elétrica, gás natural, ...) e a transformação desta energia em calor de fricção ou calor de aquecimento. A matéria sintética assim fundida é comprimida num molde (moldagem por injeção) ou, tal como na extrusão, comprimida por uma ferramenta e em seguida intensamente arrefecida para atingir a estabilidade da forma. Neste caso trata-se de um congelamento da matéria sintética. Neste arrefecimento intenso produz-se calor perdido, por exemplo ar quente aquando da extrusão de película soprada, água quente na extrusão por tubo ou também na moldagem por injeção. Este calor perdido praticamente não é utilizado até à data. É descarregado para o meio ambiente através de 2 "chillers" (sistemas de refrigeração) ou torres de refrigeração e é portanto perdido.

Para o transporte dos agentes de refrigeração tais como ar e água são utilizados ventiladores ou insufladores e bombas de circulação. Estes insufladores e bombas de circulação são acionados por meio de um motor elétrico. Numa fábrica de tubos existe normalmente um circuito fechado de água de refrigeração, através do qual a água é transportada por meio de uma bomba para os consumidores individuais, tal como para banhos de refrigeração, refrigeração de engrenagens etc. Os banhos de refrigeração têm uma bomba de circulação própria, a qual leva sempre novamente a água ao produto de matéria sintética a ser refrigerado. A temperatura da água é mantida constante através de um termostato. Outros consumidores acionados com motores elétricos são por exemplo bombas de vácuo. Na extrusão de perfis estão instaladas várias bombas de vácuo numa linha. A partir do estado da técnica são conhecidos os documentos tais como a DE-A 30 37 441, a DE-A 308 15 298 ou a US-A 2006 288 699. A DE-A 30 37 441 descreve o aproveitamento do calor perdido para o pré-aquecimento do material a ser carregado, a DE-A 308 15 298 revela a produção de perfis de matéria sintética de alta precisão a uma velocidade de produção tão elevada quanto possivel e a US-A 2006 288 699 descreve a utilização de um motor Stirling para a recuperação de energia. O objetivo da invenção é a apresentação de um método ou dispositivo, por meio do qual se aproveita o calor retirado no processo do produto de matéria sintética, podendo deste modo, toda a instalação ser operada de forma a economizar 3 energia. Desta forma é minimizado o aquecimento global do meio ambiente. A solução do objetivo quanto à técnica do método é, em conjunto com o conceito genérico da reivindicação 1, caracterizada por, pelo menos uma parte do calor retirado ser transformado em energia mecânica e novamente reencaminhado no processo de extrusão, em que pelo menos o calor retirado na secção de refrigeração é admitido através de um circuito de água de uma máquina termodinâmica e a máquina termodinâmica acionar uma bomba.

Conforme um aperfeiçoamento está previsto que a energia mecânica obtida seja utilizada para o acionamento dos aparelhos integrados no processo de extrusão, tais como as bombas de circulação e/ou os ventiladores e/ou os insufladores, mas também as bombas de vácuo.

Alternativamente está previsto converter a energia mecânica em energia elétrica e reencaminhar para a rede do abastecedor de energia. Também é pensável utilizar pelo menos uma parte da energia elétrica nas próprias instalações. Considera-se neste caso o acionamento de pequenos consumidores de energia tais como a iluminação de emergência etc. Também é possível a armazenagem de energia em acumuladores. 0 objetivo referente ao dispositivo é, em conjunto com o conceito genérico da reivindicação 5, caracterizado por, pelo menos à secção de refrigeração, ser atribuída uma máquina termodinâmica, por meio da qual a quantidade de calor retirada ao processo poder ser convertida em energia 4 mecânica e a máquina termodinâmica acionar pelo menos uma bomba.

Conforme um aperfeiçoamento é aqui proposto que como máquina termodinâmica seja utilizado um motor Stirling, o qual inclui pelo menos uma máquina integrada no processo de extrusão, como por exemplo bombas de circulação e/ou ventiladores e/ou insufladores e/ou bombas de vácuo.

Com o método ou dispositivo proposto de acordo com a invenção é pela primeira vez na extrusão, ou seja também na transformação de matéria sintética, proposto um circuito de energia, por meio do qual a energia introduzida para a fundição do granulado de matéria sintética é pelo menos parcialmente reencaminhada novamente ao processo.

Nos desenhos é reproduzido de forma esquemática um exemplo de realização da invenção. Estes mostram

Fig. 1 o estado da técnica,

Fig. 2 um esquema da instalação com suficiente reserva de água quente e

Fig. 3 um esquema da instalação sem reserva de água quente.

Na fig. 1 é representado de forma esquemática um sistema como hoje normalmente está disponível em pavilhões fabris de extrusão. A parte inferior da figura mostra uma instalação de pavilhão fabril normal, na qual uma torre de refrigeração 1 está ligada com um avanço 2 e um retorno 3. Um primeiro motor elétrico 4 aciona uma bomba 5, a qual 5 liga a água com cada instalação de extrusão através das correspondentes condutas de alimentação. Um esquema deste género é representado na parte superior da fig. 1. A conduta de alimentação do avanço da instalação de pavilhão fabril está ligada com um tubo de distribuição com bicos de aspersão 6, através dos quais é conduzida a água num banho de refrigeração 7 para o arrefecimento do tubo de matéria sintética 8. 0 transporte necessário da água de refrigeração compete à bomba de circulação com um motor elétrico 9. Uma correspondente válvula termostática 10 regula a temperatura da água que se encontra no circuito. Se, por exemplo, uma temperatura especifica for ultrapassada, a água do reservatório coletor é então transportada para o retorno do pavilhão fabril, e de forma análoga, do avanço do pavilhão fabril água fresca, mais fria é novamente conduzida para o circuito. A fig. 2 mostra agora a construção de acordo com a invenção, na qual por sua vez, é utilizado para a refrigeração o tubo de refrigeração com bicos de aspersão 6 e o tubo de matéria sintética 8. A construção corresponde essencialmente à da fig. 1. A diferença decisiva consiste contudo no facto de que a água quente que escoa pela regulação termostática alimenta o circuito de água quente 13 (não escoa para a conduta de retorno 3) e os motores elétricos 5 e 9 aplicados serem substituídos por máquinas termodinâmicas 11 e 12. Estas duas máquinas termodinâmicas acionam as respetivas bombas e estão em ligação com o retorno do pavilhão fabril 3 e com mais outra conduta 13 do circuito de água quente e aproveitam deste modo o gradiente de temperatura entre estes dois sistemas de condutas, cuja produção de energia basta para acionar pelo menos as bombas que se encontram no circuito. 6

Caso ainda não exista água quente no circuito (por exemplo segunda-feira cedo, todas as linhas estão paradas, então não há água quente, embora o circuito de água quente exista), a primeira linha deve contudo arrancar, sendo utilizados sistemas como os representados na fig. 3.

As bombas desta linha estão equipadas com motores elétricos e quando a linha estiver a funcionar a um tempo suficiente e que possa existir água quente suficiente, então pode ser comutado para a máquina termodinâmica. 0 acionamento das bombas é portanto possível pelos motores elétricos 9 ou 4 como também pelas máquinas termodinâmicas 11 e 12. Os respetivos acoplamentos 14 regulam a admissão de energia às bombas. Por meio de uma configuração deste género torna-se portanto possível arrancar em primeiro lugar o circuito por meio dos motores elétricos 9 e 4 e quando predominar uma temperatura suficiente no circuito de água quente, arrancar então as máquinas termodinâmicas 11 e 12 e finalmente comutar o acionamento das bombas dos motores elétricos para as máquinas termodinâmicas.

Devido a este desenvolvimento de acordo com a invenção é possível num circuito de energia reduzir os aparelhos consumidores de energia elétrica ou mesmo substitui-los na sua totalidade. 7

Lista dos números de referência: 1 Torre de refrigeração 2 Avanço de pavilhão fabril 3 Retorno de pavilhão fabril 4 Motor elétrico 5 Bomba 6 Tubo de distribuição com bicos de aspersão 7 Banho de refrigeração 8 Tubo de matéria sintética 9 Motor elétrico 10 Válvula termostática 11 Máquina termodinâmica 1 12 Máquina termodinâmica 2 13 Conduta do circuito de água quente 14 Acoplamento

Lisboa, 24 de Outubro de 2011

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Método para economizar energia numa linha de extrusão, a qual compreende pelo menos uma extrusora, uma ferramenta de extrusão, uma secção de refrigeração e uma unidade de extração, em que, para a produção de um perfil (8) é introduzida, pelo menos na extrusora, energia sob forma de calor na matéria sintética, para a plastificação e após um processo de moldagem é novamente retirado este calor ao perfil (8), pelo menos na secção de arrefecimento, para atingir a estabilidade da forma, caracterizado por, pelo menos uma parte do calor extraído ser convertido em energia mecânica e encaminhado novamente ao processo de extrusão, em que o calor que pelo menos foi extraído na secção de refrigeração é encaminhado a uma máquina termodinâmica (11, 12) por um circuito de água (13)e a máquina termodinâmica (11, 12) aciona uma bomba.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, a energia mecânica ser utilizada para o acionamento das bombas de circulação e/ou dos ventiladores e/ou dos insufladores e/ou das bombas de vácuo integradas no processo de extrusão.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, a energia mecânica obtida ser comutada em energia elétrica. 2

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a energia elétrica ser reintroduzida numa rede energética.

5. Dispositivo para economizar energia numa linha de extrusão que compreende pelo menos uma extrusora, uma ferramenta de extrusão, uma secção de refrigeração e uma unidade de extração, caracterizado por, pelo menos à secção de refrigeração estar associada uma máquina termodinâmica (11), por meio da qual, a quantidade de calor extraída do processo possa ser comutada em energia mecânica e a máquina termodinâmica (11, 12) acionar pelo menos uma bomba.

6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por, a máquina termodinâmica (11) ser um motor Stirling.

7. Dispositivo da acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado por, pelo menos um dos acionamentos das bombas de circulação e/ou dos ventiladores e/ou dos insufladores e/ou das bombas de vácuo integradas no processo de extrusão, ser um motor Stirling. Lisboa, 24 de Outubro de 2011