Qual é a área de uma oficina de fábrica grande suficiente para uma linha de produção de extrusão de composto com dois parafusos?

A questão de quão grande é uma área de oficina adequada para uma linha de extrusão de mistura de parafusos gêmeos tem uma resposta aparentemente simples e uma derivação genuinamente complicada. A resposta simples é que uma linha de tamanho médio ocupa uma sala de produção retangular de cerca de 180 a 450 metros quadrados, dependendo da classe da máquina, e que uma fábrica completa capaz de executar essa linha adequadamente precisa de cerca de 2,2 a 2,8 vezes essa área, uma vez que são adicionados armazéns, mistura, espaço de laboratório e salas de utilidades. A parte complicada é tudo o que determina onde dentro dessas faixas um projeto específico se encontra: diâmetro do parafuso, relação comprimento/diâmetro, método de pelotização, número de alimentadores laterais, se os pós chegam em sacos ou silos a granel, quantos dias de estoque de matérias-primas o modelo de negócios exige e quanto espaço o proprietário está disposto a congelar hoje para as segundas e terceiras linhas que quase certamente seguirão.

Cometer este erro é caro de várias maneiras que nunca aparecem em um pedido de compra. As instalações que são construídas muito apertadas não conseguem puxar seus parafusos sem desmontar o equipamento adjacente, não conseguem levar uma empilhadeira até o granulador de pellets, não conseguem instalar a hidráulica do trocador de tela e acabam armazenando sacos de matérias-primas no corredor de manutenção porque o armazém ficou cheio na terceira semana. As instalações que são construídas muito generosas consomem capital em uma estrutura que permanece metade vazia e em uma distribuição de utilidades que funciona com baixa eficiência. O objetivo da engenharia é uma oficina que se encaixe confortavelmente na linha atual, absorva uma expansão de capacidade sem modificações estruturais e mantenha o fluxo de materiais linear, de modo que o masterbatch preto nunca se cruze com um composto plástico de engenharia de cor clara.

Este guia percorre a lógica dimensional em camadas sucessivas. Começa pela classe de máquinas e pelo rendimento, constrói a extensão da linha como um orçamento de metro rodado, adiciona a largura para os corredores e o envelope de extração do parafuso, define a altura e a capacidade da guindaste, e depois acrescenta as zonas auxiliares e as instalações que transformam uma máquina numa fábrica. Cada figura é apresentada como um intervalo de planeamento, e não como uma garantia, porque as dimensões finais dependem sempre da configuração específica confirmada no desenho geral. A Kerke, uma fábrica da Wanplas que se concentra exclusivamente em equipamento de mistura paralelo com dois parafusos co-rotantes há mais de doze anos, emite esse desenho como parte de cada projeto, e os intervalos abaixo são os que a equipa de engenharia utiliza para responder à pergunta do cliente que chega antes de qualquer desenho existir: quanta construção preciso alugar ou construir?

Começar com a classe de máquina: rendimento, potência do motor e grau de torque

O dimensionamento do equipamento começa com a classe da máquina, porque o diâmetro do parafuso determina a extensão do cilindro, a extensão do cilindro determina o envelope de extração e a potência instalada do motor determina o transformador, a carga de refrigeração e a taxa de ventilação. No mercado chinês e de exportação, as máquinas de compósito em paralelo com eixos rotativos em paralelo são designadas pelo diâmetro nominal do eixo em milímetros, resultando na conhecida cadeia SHJ-35, SHJ-52, SHJ-65, SHJ-75, SHJ-95 e SHJ-135. A série KTE de Kerke abrange a mesma escada, desde máquinas de laboratório KTE-16B até máquinas de produção KTE-135D, e a equivalência é direta: um KTE-75 ocupa a mesma classe que qualquer outra extrusora da classe SHJ-75 em termos do espaço que exige.

Os valores de rendimento abaixo assumem um composto preenchido ou reforçado de uso geral, com uma entrada de energia específica moderada. A produção real varia amplamente de acordo com a formulação: um masterbatch de carbonato de cálcio altamente preenchido em um SHJ-65 pode exceder o valor superior, enquanto um composto para cabos sensíveis ao calor que funciona a uma velocidade de parafuso baixa pode ficar abaixo do valor inferior. Para o planejamento da oficina, use o ponto médio da faixa, porque o edifício deve acomodar a máquina, e não a receita.

Tabela de referência de classes de máquinas

3 Consequências diretas deste quadro e que dão o tom para tudo o resto: Primeiro, a potência do motor quase dobra a cada passo na escada, portanto, a sala elétrica, o fosso de cabos e a escala de classificação de barras de ligação aumentam mais rapidamente do que a área do piso. Em segundo lugar, a classe de torque determina o quão curta pode ser uma linha para uma determinada saída: uma caixa de velocidades de alto torque, de 12 a 14 N·m/cm³, permite que um SHJ-65 realize um trabalho que uma máquina de 8 N·m/cm³ precisaria de um SHJ-75 para fazer, o que economiza três a quatro metros de comprimento da construção. Terceiro, o L/D define diretamente o envelope de extração, e um cliente que especifica 56 L/D para uma tarefa de devolatilização exigente acaba de adicionar cerca de um metro de corredor permanentemente reservado, em comparação com uma construção de 44 L/D.

Uma nota de planejamento prática para quem compara fornecedores: construtores europeus, como a Coperion e a Leistritz, publicam desenhos de layout com a mesma lógica dimensional, portanto, uma oficina projetada para acomodar uma máquina Kerke KTE-75 geralmente acomoda uma máquina importada equivalente, com apenas pequenas alterações nas posições de ancoragem e pontos de conexão de utilidades. A envoltura da construção é uma decisão de classe, não uma decisão de marca. O que muda entre os fornecedores é a extensão da caixa de engrenagens, a disposição do motor de montagem e se o skid de lubrificação fica embaixo ou ao lado da estrutura base, e isso afeta o corredor de um lado em 200 a 400 milímetros.

Desdobramento da extensão da linha: um orçamento de medição seção por seção

A disciplina de planejamento mais útil é parar de pensar na linha de compósitos como uma máquina e começar a tratá-la como um orçamento de medidor em funcionamento de oito a onze estações discretas. Cada estação tem uma footprint ao longo do eixo da linha, cada par de estações precisa de um intervalo de trabalho e o total é a extensão mínima da baias antes de se adicionarem corredores nas extremidades. O orçamento abaixo foi escrito para uma linha de classe SHJ-75 com pelotização de fios com refrigeração a água, que é a configuração mais comum que a Kerke fornece para fabricantes de compósitos que produzem plásticos de engenharia, compostos para cabos e elastômeros termoplásticos.

Orçamento de Extensão de Estação por Estação (Referência de Classe SHJ-75)

Adicionando os pontos intermédios, obtém-se cerca de 20 metros para uma linha SHJ-75, que se situa perfeitamente na faixa de planejamento de 18 a 22 metros. O mesmo exercício repetido para outras classes produz as longitudas de referência de que a maioria dos projetistas de instalações de mistura trabalha, e estas são consolidadas abaixo. Observe que estas são as longitudes de linha, e não as de baias: a bacia deve adicionar um corredor final no extremo de alimentação para a entrega de material e um corredor final no extremo de embalagem para a remoção de paletes, normalmente de 2,0 a 3,0 metros cada.

Comprimento total típico da linha e comprimento da baía

A escolha do método de granulagem é o fator mais importante na determinação da extensão da linha, e a Kerke fornece seis variantes: granulagem de fio refrigerada a água, granulagem de fio refrigerada ao ar, corte a quente com face de matriz refrigerada ao ar, corte a quente com face de matriz refrigerada a água, corte a quente com jato de água excêntrico e granulagem completa debaixo d'água. Os sistemas de matriz a água e debaixo d'água eliminam o banho de água e o secador de faca de ar, substituindo-os por um ciclo de água de processo compacto, um secador centrífugo e um tanque de água. O efeito líquido é uma linha que é de três a cinco metros mais curta, mas que ganha de seis a dez metros quadrados de área de deslizamento lateral e uma exigência de tratamento de água de processo mais rigorosa. Para grãos de baixa viscosidade, elastômeros termoplásticos aderentes e compostos altamente preenchidos que não formarão fios estáveis, esse compromisso não é opcional, e o ateliê deve ser planejado em torno dele desde o início.

Planeamento da largura: corredores de manutenção e envelope de saída do parafuso

A largura é o ponto em que a maioria dos layouts de oficinas de mistura falha, porque a extensão é óbvia em um desenho e a largura não o é. Um extrusor de dois parafusos é uma máquina estreita, normalmente com 1,2 a 1,8 metros de largura no quadro de base, e um planejador inexperiente olha para esse número e conclui que a linha cabe em uma baía de quatro metros. Não é verdade. O tambor tem que ser aberto, os eixos dos parafusos têm que sair, o alimentador lateral projeta-se lateralmente, o carrinho de vácuo fica ao lado e duas pessoas com ferramentas têm que se cruzar enquanto a máquina está quente.

A Regra do Piso de 1,2 Metros

O princípio que rege é que deve existir uma passagem de manutenção clara de pelo menos 1,2 metros, em ambos os lados da linha central principal da máquina, medida a partir da projeção mais larga do equipamento, e não a partir da estrutura base. Isto é coerente com a filosofia de acesso e saída da norma ISO 14122 para meios permanentes de acesso às máquinas e com a prática industrial habitual para equipamentos em funcionamento. Na prática, o lado do operador deve ser alargado para 1,5 metros, pois é onde se encontram o gabinete de controle, a estação de reabastecimento do alimentador e o ponto de amostragem, e porque um operador que transporta um saco de 25 kg precisa de mais espaço do que um técnico com uma chave de fenda.

Adicionando as projeções, obtém-se uma largura real do corredor por linha. Um corpo da máquina SHJ-65 com um alimentador lateral mede aproximadamente 2,2 a 2,6 metros de largura, portanto, o corredor fica com 2,4 metros de máquina, mais 1,5 metros e mais 1,2 metros, ou cerca de 5,1 metros. Uma máquina SHJ-135 com dois alimentadores laterais e uma unidade de desgasificação lateral pode atingir 3,8 a 4,5 metros de largura da máquina, aumentando o corredor para mais de sete metros. A tabela abaixo consolida os números utilizados na fase de concepção.

Largura do corredor e espaço de afastamento da haste de parafuso por classe de modelo

Onde colocar o corredor retrátil

A envelope de retirada merece uma decisão própria, em vez de ser absorvida na tolerância de corredor. Os eixos de parafuso em um extrusor de parafusos gêmeos segmentados e co-rotativos são retirados ao longo do eixo da máquina, e a distância reservada é igual à distância do eixo mais um margem de segurança de 1,5 metros para o carrinho de extração, a corda de elevação e o técnico que está atrás dele. Para um SHJ-75 construído com 48 L/D, o eixo tem 3,6 metros e a envelope tem 5,2 metros. Com 52 L/D, a mesma máquina precisa de 5,4 metros, e com 56 L/D, precisa de 5,7 metros.

Existem três formas práticas de criar esse espaço, e cada uma tem um custo em área de construção:

• Reserva axial no final da matriz. O mais limpo do ponto de vista técnico, porque os eixos saem na direção em que naturalmente se movem. O problema é que o equipamento downstream ocupa exatamente esse espaço, por isso só funciona se a banheira de água e o granulador estiverem montados em estruturas com rodas ou em trilhos que possam ser movidos para o lado. Esta é a disposição preferida nas linhas Kerke acima da classe SHJ-75 e não custa área adicional permanente no piso, apenas a disciplina de manter o caminho de retorno livre de obstáculos.
• Reserva axial no extremo da unidade de acionamento. Utilizada quando o layout coloca o motor contra uma parede que pode abrigar um painel removível. Raramente prática em uma estrutura alugada.
• Extração lateral com uma guindaste e uma abordagem segmentada. As seções do tambor são desamarradas e levantadas uma a uma, e os eixos são retirados em etapas. Isto requer menos espaço axial, mas exige mais cobertura da guindaste e mais largura de corredor, normalmente 2,0 metros no lado de extração, em vez de 1,2 metros.

Independentemente da rota escolhida, o corredor deve ser marcado no chão e tratado como uma zona sem armazenamento. A descoberta mais comum durante uma auditoria da instalação é que o corredor de extração se tornou silenciosamente um parque de paletes, e a primeira vez que os parafusos precisam ser removidos para uma mudança drástica, a janela de manutenção dobra. Uma marcação permanente no chão em uma cor contrastante, aplicada quando o revestimento de epóxi é colocado, não custa nada e economiza horas.

Demandas laterais do alimentador lateral e da estação de vácuo

Os alimentadores laterais são o principal consumidor lateral. Um alimentador lateral com dois parafusos para fibra de vidro ou preenchimento mineral em um SHJ-75 projeta de 0,9 a 1,4 metros do tambor e possui sua própria tanque, unidade de acionamento e, muitas vezes, uma balança de perda de peso em uma pequena plataforma. Se a mistura requer dois alimentadores laterais, por exemplo, fibra de vidro em uma posição e um preenchimento mineral em outra, ambos são geralmente colocados no mesmo lado para manter o corredor oposto limpo para a manutenção do tambor. Quando a receita exige um alimentador líquido para óleos, plastificantes ou silânes, o carrinho da bomba de injeção adiciona mais 0,6 a 1,0 metro e necessita de uma área de piso coberta para conter derramamentos.

A estação de ventilação a vácuo é o segundo consumidor lateral. Uma bomba de vácuo de anel de água com um tanque separador para um SHJ-95 ocupa aproximadamente 1,2 por 1,6 metros e deve estar a três ou quatro metros da porta de ventilação para evitar condensação e perda de pressão na linha de aspiração. Necessita de um dreno no chão e, em tarefas com grande quantidade de substâncias voláteis, necessita de uma exaustor conectado ao sistema de exaustão da oficina. Planejar o módulo de vácuo como uma última consideração é como as oficinas acabam com uma linha de aspiração que percorre oito metros por uma passarela.

Altura livre, mezaninos de alimentação e seleção de guindastes

A altura clara no piso principal da máquina deve ser planeada em 5 a 6 metros, e esse valor é determinado por três requisitos empilhados, e não pela própria máquina. O extrusor tem apenas cerca de 2,2 metros de altura na câmara principal. O que consome espaço vertical é a configuração de alimentação gravimétrica acima dela, a guindaste necessária para atender ao trem de tambores e, em plantas de manuseio em massa, a estrutura de transporte e silo que alimenta o mezanino.

Construindo a pilha vertical

Trabalhando em direção ao piso terminado, uma típica bai de mistura é montada da seguinte forma. A linha central do extrusor fica entre 1,0 e 1,3 metros. A abertura principal do canal está entre aproximadamente 1,9 e 2,3 metros. Os alimentadores de perda de peso descarregam por gravidade neste canal e precisam de uma boca de descarga a 0,4 a 0,6 metros acima dela, o que coloca a plataforma do alimentador a 3,0 a 3,5 metros. Acima dos alimentadores, as cubas de recarga ou os receptores de transporte a vácuo precisam de 1,0 a 1,5 metros, o que leva o topo do conjunto de alimentação a cerca de 4,5 a 5,0 metros. A haste da guindaste deve ficar acima deste conjunto quando se desloca, e a viga da guindaste fica acima da haste.

O resultado prático é uma altura de gancho inferior exigida de 5,0 a 6,0 metros e uma altura da borda do edifício de 7,0 a 8,5 metros para uma bacia com uma guindaste móvel. Quando é utilizada uma guincho de monorril sobre a linha central do tambor, em vez de uma guindaste de ponte completa, a altura da borda pode ser reduzida para 6,5 a 7,0 metros, ao custo de perder a cobertura da guindaste sobre o equipamento abaixo do nível do rio. Para instalações que pretendem apenas elevar seções de tambor e eixos de parafusos e que se contentam em trazer uma guindaste móvel para a instalação inicial da caixa de engrenagens e do motor, a opção de monorril é uma economia razoável.

Seleção da capacidade do guindaste

A capacidade do guindaste é selecionada a partir do componente mais pesado que será levantado durante a manutenção de rotina, que quase sempre é uma seção do tanque em vez da caixa de engrenagens. As seções do tanque em uma máquina segmentada têm, em geral, 4 D de comprimento e são feitas de aço de liga forjado ou fundido com um liner bimetálico, de modo que sua massa varia aproximadamente com o cubo do diâmetro. A caixa de engrenagens e o motor principal são mais pesados, mas são levantados apenas durante a instalação e a revisão principal, quando é possível trazer um guindaste móvel ou um pórtico temporário através da porta de rolamento.

Tabela de planejamento de altura e capacidade de guindaste

Dois detalhes merecem ser definidos desde cedo com o projetista da fábrica. Em primeiro lugar, a cobertura da pista de guindaste deve estender-se além do trem de barris para alcançar a bomba de fundição, o trocador de tela e, idealmente, o granulador, pois esses são os componentes mais frequentemente removidos para manutenção. Uma pista que termina no cabeçote da matriz obriga cada elevação para baixo a ser feita em um pórtico móvel. Em segundo lugar, a guindaste deve ser capaz de alcançar a porta rolante para que um componente possa ser abaixado diretamente para a plataforma de um caminhão. Uma guindaste que cobre a máquina, mas não pode alcançar a porta, significa que cada troca de peças envolve o arrastamento do piso através do epóxi final.

Notas estruturais da mezanina

A mezanino de alimentação transporta os alimentadores gravimétricos, e os alimentadores gravimétricos são tão precisos quanto a estrutura em que estão instalados. Um alimentador de perda de peso resolve alterações de massa da ordem de gramas, portanto, qualquer vibração transmitida da base do extrusor, do ventilador ou de um guindaste próximo aparece como ruído de dosagem. O mezanino deve, portanto, ser estruturalmente independente da estrutura do extrusor, com suas colunas fundadas na placa, longe da fundação da máquina, e deve ser projetado com um limite de deflexão mais rigoroso do que uma plataforma de acesso geral, normalmente com uma extensão superior a 500 em vez de 250. A carga útil do deck de 500 a 750 quilogramas por metro quadrado cobre os alimentadores, os sacos de recarga e um operador com um caminhão de paletes. A largura das escadas de 900 milímetros, com uma plataforma no topo, permite que um saco de 25 quilogramas seja transportado com segurança, e um pequeno guindaste de serviço ou um elevador de sacos a vácuo é fortemente preferível à carregamento manual acima de 3 metros.

Zonas auxiliares: armazém, mistura, laboratório e salas de serviço

A área de produção geralmente corresponde apenas a 35 a 45 por cento do edifício total. O resto é destinado ao armazenamento de matérias-primas, pré-mistura, produtos acabados, controle de qualidade, salas de serviços elétricos e mecânicos e circulação. Subestimar esta fração é o erro de planejamento mais comum, e é a razão pela qual tantas fábricas de mistura operam com sacos empilhados nos corredores um ano após a comissionamento.

Dimensionamento do armazém de matérias-primas

O armazenamento de matérias-primas é dimensionado a partir do número de dias de estoque necessário pela empresa, que para a maioria dos compostos fica entre 15 e 30 dias. O cálculo é simples. Divida o rendimento da linha, multiplique pelo número de horas de operação diária e pelo número de dias de operação mensal, e converta para posições de paletes. Um exemplo prático para uma linha SHJ-65 que opera 300 quilogramas por hora durante 20 horas por dia resulta em 6 toneladas por dia. Vinte dias de estoque são 120 toneladas. Aproximadamente uma tonelada por palete de sacos de 25 quilogramas, empilhados em duas paletes de altura no chão, é igual a 60 posições no chão. Com 1,2 metros quadrados por posição e um fator de corredor de 1,8 para a circulação de empilhadeiras, a necessidade de armazém é de cerca de 130 metros quadrados.

A mesma calculação para uma linha SHJ-95 a 1200 quilos por hora produz 24 toneladas por dia e 480 toneladas em 20 dias, ou cerca de 520 metros quadrados de armazenamento no chão. A esse nível, a economia muda decisivamente para a manipulação em grandes quantidades: a resina base é movida para silos externos com transporte pneumático para a mezanina de alimentação, e apenas os enchimentos, aditivos e pigmentos permanecem armazenados em sacos. Dois silos de 60 metros cúbicos fora da parede do edifício eliminam cerca de 300 metros quadrados de armazenamento no chão, o que geralmente é o metro quadrado mais barato que um compostoiro jamais comprará. Quando se utiliza estantes em vez de empilhamento no chão, as estantes seletivas de três níveis reduzem em aproximadamente metade a área do chão, ao custo de uma altura livre maior na zona do armazém e de uma empilhadeira com elevador adequado.

Zona de pré-mistura e mistura

A maioria das receitas de mistura beneficia de uma etapa de pré-mistura, mesmo quando os alimentadores de perda de peso lidam com os fluxos principais, especialmente para pacotes de aditivos menores, em que a dosagem de uma fração de um por cento diretamente é impraticável. Um agitador de alta velocidade com um agitador de resfriamento por baixo é a configuração padrão. Um agitador de alta velocidade de 500 litros ocupa aproximadamente 25 a 40 metros quadrados, incluindo a estação de descarga de sacos, a capota de extração de poeira, a cesta de descarga e o espaço para o operador. Um conjunto de 1000 litros requer 40 a 60 metros quadrados. A Kerke fornece agitadores de alta velocidade como parte da sua gama de equipamentos auxiliares, e a regra prática de layout é que a zona de mistura deve estar adjacente ao armazém de matérias-primas e conectada à mezanino de alimentação, não colocada no lado distante da baias de produção, onde cada lote precisa atravessar a linha.

A estação de descarga de sacos é uma fonte de poeira e deve ser tratada como tal desde o primeiro dia, com uma capota de extração dedicada, um compactador de sacos para resíduos e um acabamento do piso que possa ser limpo a molho. Quando são manipulados pó de trióxido de antimônio, polifosfato de amónio, talco, carbonato de cálcio ou hidróxido de alumínio, a estação de descarga também se torna o foco da avaliação de explosão de poeira, abordada mais adiante neste guia.

Laboratório de Controlo de Qualidade

Uma fábrica de mistura sem um laboratório no local está a adivinhar. Um laboratório funcional de controle de qualidade para uma fábrica de mistura precisa de 40 a 70 metros quadrados e abriga um conjunto definido de instrumentos. Como vários desses instrumentos funcionam quentes ou geram fumos, o laboratório precisa de sua própria ventilação e não pode ser simplesmente um canto dividido da área de produção.

Quando a fábrica pretende obter a certificação ISO 9001 ou atender clientes do setor automotivo e elétrico, é recomendável adicionar uma pequena área de escritório dentro do laboratório para documentação e um banco de inspeção de entrada separado, próximo ao armazém, para que as verificações de matérias-primas não competam com os testes de produção em termos de tempo de utilização dos instrumentos.

Produtos acabados e expedição

O armazenamento de produtos acabados geralmente é dimensionado para 10 a 20 dias de produção, menos do que o estoque de matérias-primas, pois os compostos geralmente são produzidos de acordo com os pedidos. A mesma aritmética de paletes se aplica. O que difere é a exigência de manuseio: pellets em sacos de 25 quilos paletizados e embalados com filme estirable, ou em recipientes intermediários flexíveis de 500 a 1250 quilos, ou em grandes volumes em tanques rodoviários para compostos de commodities. Cada um desses requer uma área de despacho diferente. O produto em sacos necessita de uma área de carregamento de altura padrão; o manuseio de recipientes a granel requer uma empilhadeira com um acessório de braço e uma altura livre maior no ponto de enchimento; o carregamento de tanques requer uma área externa com um ventilador e um apoio sólido capaz de transportar um veículo totalmente carregado.

Dimensionamento de utilidades: capacidade do transformador, água de refrigeração e ar comprimido

As salas de utilidade são espaços físicos com dimensões reais e não podem ser dimensionados até que as cargas sejam calculadas. Uma fábrica de compostos possui quatro sistemas de utilidade que consomem área de piso: fornecimento e distribuição de energia elétrica, água de resfriamento do processo, ar comprimido e extração de poeira. Cada um possui um método de estimativa simples que é suficientemente preciso para o estágio do conceito da construção e que deve ser refinado por um projetista elétrico e mecânico qualificado antes da construção.

Estimativa da capacidade do transformador

O método padrão é somar a potência instalada de cada carga na fábrica, aplicar um fator de demanda, corrigir o fator de potência e adicionar espaço de reserva. Para uma fábrica de compósitos, o fator de demanda fica entre 0,7 e 0,8, porque os aquecedores de barris extraem toda a potência apenas durante a inicialização e, em seguida, operam a cerca de 25 a 35%, enquanto a unidade principal raramente funciona a plena capacidade nominal. Expresso em fórmula, a potência nominal do transformador em kVA é igual à soma dos quilowatts instalados multiplicada por um fator de demanda de 0,7 a 0,8, dividido por um fator de potência de cerca de 0,9, e aumentado em 20 a 30% para expansão futura.

Um exemplo ilustrativo de uma única linha SHJ-95 mostra a aritmética. A unidade de alimentação principal tem uma potência de 400 kW. Os aquecedores de tambor somam 100 kW. O alimentador lateral, os alimentadores gravimétricos, a bomba de fusão, a unidade hidráulica de troca de tela e a bomba de vácuo adicionam cerca de 45 kW. A bomba de banho de água downstream, o secador com ventilador, o granulador, a tela vibratória e o transportador de pellets adicionam cerca de 45 kW. Os serviços compartilhados, incluindo o misturador de alta velocidade, as bombas de água de refrigeração e os ventiladores de torre, o compressor de ar, o coletor de pó e a iluminação e ventilação do edifício, somam aproximadamente 160 kW. A carga instalada total é próxima de 750 kW. Aplicando um fator de demanda de 0,75, obtém-se 562 kW, dividindo por um fator de potência de 0,9, obtém-se 625 kVA, e adicionando 25% de margem, obtém-se 781 kVA, portanto, é selecionado um transformador de 800 kVA. Uma única linha SHJ-65 com a mesma lógica normalmente se aterra em uma unidade de 500 kVA, e uma instalação com três linhas de tamanho médio geralmente precisa de 1250 a 1600 kVA.

Carga de água de resfriamento e taxa de fluxo

O resfriamento do processo tem duas funções distintas. A primeira é remover a entalpia da mistura fundida do polímero enquanto as tiras ou pellets são resfriados. A segunda é remover o calor do circuito de resfriamento do tambor, do refrigerador do óleo da caixa de engrenagens e da água do selo da bomba de vácuo. A função de resfriamento da mistura fundida é calculada a partir da taxa de produção e da mudança de entalpia entre a temperatura da mistura fundida e a temperatura de descarga. Para uma poliolefina resfriada de cerca de 230 graus Celsius para 60 graus Celsius, incluindo o calor latente da cristalização, a mudança de entalpia é de aproximadamente 450 a 470 quilojulios por quilograma. A uma taxa de 1200 quilogramas por hora, isso representa cerca de 153 kW de rejeição de calor.

A conversão de uma carga térmica em um fluxo de água utiliza o calor específico da água. O fluxo de água em metros cúbicos por hora é igual à carga térmica em quilowatts multiplicada por 3600 e dividida por 4,186 vezes a elevação de temperatura em kelvin, e depois dividida por 1000. Com uma elevação de 5 kelvin, 153 kW requerem cerca de 26 metros cúbicos por hora. A adição de refrigeração por tanque, em 10 a 18% da potência do motor principal, a refrigeração do óleo da caixa de engrenagens em 2 a 3% e a refrigeração por vedação a vácuo levam a uma carga total do sistema para uma linha SHJ-95 de aproximadamente 210 a 240 kW, ou 36 a 41 metros cúbicos por hora, com a mesma elevação de temperatura.

Dois cuidados de projeto aplicam-se ao sistema de refrigeração. Em primeiro lugar, em climas onde a temperatura da umidade no verão é alta, uma torre de refrigeração aberta sozinha não pode fornecer a água de 25 a 30 graus Celsius necessária para uma refrigeração estável, portanto, um refrigerador deve assumir o dever da banheira enquanto a torre refrigera o tanque e a caixa de engrenagens. Dividir os circuitos desta forma é muito mais eficiente do ponto de vista energético do que refrigerar tudo. Em segundo lugar, a água da banheira de fios recolhe partículas finas e resíduos de aditivos, portanto, um filtro de fluxo lateral e uma rotina periódica de drenagem e reabastecimento são essenciais; executar uma banheira suja diretamente em um trocador de calor de placa é uma maneira confiável de perder uma semana de produção devido a incrustações.

Salas de extração de ar comprimido e de pó

A demanda de ar comprimido para uma linha de compósitos é modesta se a transferência pneumática utilizar sopradores de raízes em vez de compressores, o que é a configuração normal. O ar para instrumentos e controlo, as facas de ar no banho de fios, as portas de deslizamento pneumáticas e a limpeza por jato pulsado do coletor de pó exigem, em média, de um a três metros cúbicos por minuto por linha a 0,7 MPa. Um compressor de parafuso de 11 a 22 kW, com um secador refrigerado, um conjunto de filtros e um recipiente de um a dois metros cúbicos, ocupa uma sala de 20 a 40 metros quadrados, tratada acústicamente. A localização da sala do compressor numa parede exterior simplifica a entrada e a eliminação de calor, e o calor residual pode ser canalizado para o armazém em climas frios.

A extração de poeira merece uma sala própria, em vez de um canto. Uma central de sacos de pulso-jet que serve a estação de descarga de sacos, a descarga do misturador, os receptores de transporte de pellets e a tela vibratória normalmente processa de 6000 a 14000 metros cúbicos por hora para uma instalação de tamanho médio. A casa de filtração precisa de 20 a 45 metros quadrados, um caminho de alívio de explosão para uma área externa segura e espaço acima para a remoção dos sacos de filtro. De forma crítica, o ar extraído não deve ser recirculado para a oficina quando houver pó combustível, o que significa que o sistema de ar de reposição deve ser dimensionado para o volume total de extração.

Cálculos da área de trabalho: de uma linha para uma fábrica completa

Com a extensão da linha, a largura do corredor, o envelope de extração e as exigências auxiliares estabelecidas, o cálculo da área total torna-se um processo em duas etapas. A primeira etapa calcula a área da bai de produção para a própria linha. A segunda etapa aplica um multiplicador que abrange armazenamento, mistura, laboratório, utilidades, escritórios, comodidades e circulação. O multiplicador para uma fábrica de mistura fica consistentemente entre 2,2 e 2,8, com o extremo inferior aplicado às fábricas que utilizam silos externos e ciclos de estoque curtos, e o extremo superior aplicado às fábricas que armazenam 30 dias de matéria-prima em sacos e operam um laboratório de testes completo.

Etapa Um: Área de Produção

A área de produção é a extensão da área multiplicada pela largura do corredor, mais o corredor de retirada, se não for compartilhado com o caminho de rolamento para trás, mais uma área de armazenamento local de 15 a 30 metros quadrados, onde são armazenados o suprimento de sacos para a troca de turno e o pré-pesagem dos aditivos, mais 6 a 10 metros quadrados para a estação de controle e documentação. Adicionando esses itens a uma linha SHJ-65, obtém-se uma extensão da área de 20 a 24 metros e uma largura do corredor de 5,0 a 6,0 metros, resultando em 100 a 144 metros quadrados de área pura da linha. O armazenamento, o controle e a margem para a retirada somam 180 a 260 metros quadrados, que é o valor que a maioria dos projetistas de instalações de compostos cita para uma linha de tamanho médio.

Etapa dois: multiplicador de plantas inteiras

Aplicando o fator multiplicador, a área de produção é convertida na necessidade total de construção. A tabela abaixo executa o cálculo nas principais classes de modelos e em dois cenários com várias linhas. Observe a eficiência das linhas paralelas: duas linhas SHJ-75 lado a lado compartilham uma mezanina central de alimentação, um tronco de água de resfriamento, um sistema de extração de poeira e um laboratório, o que reduz de 10 a 15% a soma ingênua de duas instalações independentes.

Como a área de planta inteira é distribuída

É útil ver para onde vai o multiplicador. Para uma planta representativa de SHJ-75 de cerca de 700 metros quadrados de área total, a distribuição abaixo é típica. Os porcentagens variam com a política de inventário e se a planta vende produtos em sacos ou em grandes quantidades, mas a forma permanece em quase todos os projetos.

Uma observação estrutural desta distribuição: o armazém de matérias-primas é o item mais elástico da lista. Um composto que negocia entregas semanais e instala dois silos de resina ao ar livre pode reduzir o armazém de 22% para 12% do edifício, o que, em uma instalação de 700 metros quadrados, libera 70 metros quadrados, o suficiente para abrigar uma segunda linha SHJ-52 ou um laboratório muito melhor. Por outro lado, uma instalação que atende clientes que exigem rastreabilidade de longa duração e várias variantes de pigmentos precisará de mais armazenamento, não de menos. Esta é uma decisão de modelo de negócio que deve ser tomada antes de dimensionar o edifício, e não depois.

Configurações de layout comparadas: linha reta, forma de L e paralelo duplo

Três geometrias de layout dominam as plantas de compósitos, e a escolha é determinada pela forma do terreno disponível muito mais frequentemente do que pela preferência do processo. Cada uma tem consequências mensuráveis para a distância do fluxo de materiais, o risco de contaminação e a expansão futura.

Configuração em linha reta

A disposição em forma de linha reta ou em I coloca cada estação em um eixo, desde a plataforma de alimentação até a estação de embalagem. É a preferência do engenheiro de processo, pois o caminho da fusão é direto, a corrida do fio da matriz para o banho é curta e estável, e cada peça de equipamento é visível a partir de um único ponto de observação. O material entra em um extremo e sai pelo outro, portanto, o armazém de matérias-primas fica atrás do extremo de alimentação e o armazém de produtos acabados fica além do extremo de embalagem, proporcionando um fluxo unidirecional limpo e sem cruzamentos.

O custo é a extensão da instalação. Uma linha reta SHJ-95 com armazéns nas duas extremidades requer uma área com pelo menos 55 a 65 metros de comprimento. Quando esse comprimento está disponível, esta é a configuração a escolher, e é o que a Kerke recomenda por padrão para operações de um único produto com alta utilização, como masterbatch de enchimento ou um composto de cabos dedicado.

Configuração em forma de L

A forma em L dobra a seção de baixo flusso em 90 graus, geralmente na cabeça da matriz ou imediatamente após o banho de água. Dobrar após o banho é a opção mais segura, porque os fios já estão solidificados e podem ser virados por um conjunto de rolos-guia; dobrar na cabeça da matriz significa fazer os fios curvarem uma esquina, o que aumenta a taxa de quebra e torna o início de produção mais difícil. Uma dobradura em L bem executada economiza de seis a oito metros de comprimento da estrutura, em troca de cerca de quatro a cinco metros de largura adicional.

A forma em L é adequada para terrenos retangulares e edifícios em que uma linha de colunas impede uma passagem limpa de 30 metros. Ela também permite que a estação de empilhamento seja posicionada ao lado da porta de expedição, independentemente da posição do extremo de alimentação. A penalidade é um caminho de transporte um pouco mais longo para pellets, um ponto de transferência extra onde podem surgir problemas e um canto que se torna uma armadilha natural de desordem, a menos que seja deliberadamente mantido limpo.

Duas Linhas Paralelas

Duas ou mais linhas dispostas lado a lado e compartilhando uma mezanina central de alimentação são a disposição mais eficiente em termos de área para uma instalação com várias linhas. A economia resulta de três fontes: uma mezanina e um conjunto de escadas de acesso em vez de dois, um sistema compartilhado de água de resfriamento e ar comprimido que corre pela linha central, e um corredor de manutenção único que serve ambas as máquinas, quando a geometria o permite. A área total diminui de 10 a 15% em comparação com duas linhas independentes.

O risco é a contaminação cruzada. Duas linhas separadas por três metros de piso aberto trocarão poeira, e em uma fábrica de mistura, isso significa que o preto de carbono se misturará a um plástico de engenharia de cor natural ou que um aditivo retardador de chama aparecerá em um material de contato com alimentos. A mitigação é simples, mas deve ser planejada no edifício: uma parede de separação parcial entre as linhas até o nível do mezanino, capuzes de extração de poeira dedicados a cada linha em vez de um compartilhado, conjuntos de alimentação separados com tanque de cor codificada que nunca migram entre as linhas, uma pequena pressão positiva na área de cor clara em relação à área de cor escura e conjuntos de ferramentas de limpeza separados armazenados em cada linha.

Tabela de comparação de layout

Uma quarta configuração, a de forma em U, traz a matéria-prima para dentro e os produtos acabados para fora no mesmo extremo do edifício. É a opção mais compacta e adequa-se a terrenos muito pequenos ou locais urbanos, mas obriga a logística de entrada e saída a compartilhar uma única área de docas e torna mais difícil manter a segregação dos pós crus dos grãos acabados. Para um composto que manipula pós retardantes de chama ou grãos para contato com alimentos, aquela doca compartilhada representa um risco real de não conformidade e a configuração em U deve ser evitada, a menos que o terreno não ofereça outra alternativa.

Ventilação, proteção contra explosão de poeira e classificação de incêndio

Uma oficina de mistura é simultaneamente um ambiente quente, um ambiente poluído por poeira e um ambiente com sólidos combustíveis. O edifício tem de responder a todos estes fatores, e as soluções consumem área: os compartimentos de ar de preparação, as casas de filtros, os caminhos de alívio de explosão e os corredores de saída são todos espaços que nunca aparecem na lista de equipamentos.

Velocidade de ventilação e remoção de calor

Normalmente, a ventilação geral para uma baias de mistura é especificada em 8 a 12 trocas de ar por hora. Para uma baias de 300 metros quadrados, com uma altura limpa de 6 metros, o volume é de 1800 metros cúbicos, portanto, 10 trocas de ar por hora correspondem a 18000 metros cúbicos por hora de fornecimento e extração. Este valor deve ser verificado em relação à carga térmica, pois no verão, o equilíbrio térmico geralmente é mais importante do que o número de trocas de ar.

O calor sensível liberado para o atelier provém das perdas da superfície do aquecedor do tanque, das perdas do motor e da caixa de engrenagens, da superfície do banho de água e do fluxo de pellets quentes. Como regra de planejamento, 8 a 12 por cento da potência instalada de acionamento e aquecimento acaba como calor sensível na sala. Uma linha SHJ-95 com 400 kW de acionamento e 100 kW de aquecedores contribui, portanto, em torno de 40 a 60 kW. A corrente de ar necessária para remover uma carga sensível é igual à carga em quilowatts multiplicada por cerca de 2985 e dividida pelo aumento de temperatura permitido em kelvin. Com um aumento de 10 kelvin, 60 kW requerem cerca de 18000 metros cúbicos por hora, o que coincide com o cálculo da troca de ar. Em climas quentes, um aumento de 6 a 8 kelvin é mais realista, impulsionando a exigência para 22000 a 30000 metros cúbicos por hora e tornando a extração de teto de alto nível com ar temperado de reposição de baixo nível a solução prática.

O exaustor local é separado e adicional à ventilação geral. O orçamento varia de 1500 a 3000 metros cúbicos por hora para uma capota de cabeça de matriz, de 2000 a 4000 para uma capota de vapor de banho de água em grés que liberam compostos voláteis, de 500 a 1000 para a descarga do exaustor a vácuo e de 1500 a 3000 por estação de descarga de sacos. Os exaustores locais devem ser descarregados para fora, nunca para dentro da oficina, e seus dutos precisam de espaço no chão ou no telhado, que deve ser reservado no projeto.

Avaliação de poeira combustível

Nem todo o pó em uma fábrica de mistura é inflamável, e a avaliação deve ser feita pó por pó, e não por suposição. Pólenes minerais, incluindo talco, carbonato de cálcio, trióxido de antimónio, hidróxido de alumínio e hidróxido de magnésio, são não-combustíveis, mas ainda são poeiras irritantes respiráveis que exigem extração e equipamento de proteção individual. Pólenes orgânicos e carbonáceos são uma questão diferente: polifosfato de amónio, negro de carbono, antioxidantes fenólicos, estearatos de metal, farinha de madeira utilizada em compostos de madeira-plástico e amido utilizado em compostos biodegradáveis podem todos formar nuvens de poeira explosivas. Pólenes de polímeros e as finas geradas pelo manuseio de pellets pertencem à mesma categoria.

O procedimento correto é obter ou encomendar dados de explosividade para cada pó, especificamente a pressão máxima de explosão e o índice de deflagração medidos de acordo com um método reconhecido, como a norma ISO 6184-1 ou a norma ASTM E1226, bem como a energia mínima de ignição. Esses valores alimentam o projeto de proteção. Quando uma instalação é construída para o mercado europeu, a avaliação do risco de explosão de poeira e a classificação da área seguem a diretiva ATEX 2014/34/UE para equipamentos e a diretiva 1999/92/CE para o local de trabalho, com a zonificação da norma IEC 60079-10-2. Os projetos chineses seguem a norma GB 15577 para a prevenção de explosões de poeira, juntamente com as normas elétricas relevantes da GB, e os projetos norte-americanos seguem o quadro da NFPA 652 e da NFPA 654, com ventilação de explosão de acordo com a NFPA 68 e sistemas de prevenção de explosão de acordo com a NFPA 69.

Medidas práticas de proteção que afetam o layout

• Classificação da zona de manipulação de pó. A estação de descarga de sacos, o ponto de carregamento do misturador e o interior do coletor de poeira são tipicamente classificados como Zona 21 ou Zona 22, o que exige equipamento elétrico adequadamente classificado e força essas atividades a serem realizadas em uma área definida e fisicamente delimitada, em vez de em qualquer lugar que haja piso livre.
• Vazamento da explosão para uma área externa segura. O coletor de pó precisa de um painel de alívio com uma via de descarga sem obstáculos. Este é o motivo mais comum para que uma casa de filtragem tenha que ficar contra uma parede externa, e determina onde a zona de mistura pode ser instalada.
• Isolamento entre o coletor e o processo. Uma válvula rotativa ou um dispositivo de isolamento químico impede a propagação da chama pelo cano, em direção à oficina.
• Ligação e aterramento. Todos os componentes metálicos da cadeia de manipulação de pó devem ser ligados e aterrados, e os recipientes intermediários flexíveis em massa devem ser unidades de tipo C, conectadas a um ponto de aterramento, antes da descarga.
• Projeto de limpeza. As superfícies horizontais onde a poeira pode se acumular devem ser minimizadas, os balcões devem ser inclinados e deve ser fornecido equipamento de aspiração classificado para poeira combustível. O descarga de ar comprimido é proibida, pois cria a mesma nuvem de poeira que o projeto tenta evitar.
• Sem recirculação. O ar extraído de fontes de poeira combustível não deve ser devolvido ao espaço ocupado, o que significa que o sistema de ar de reposição deve ser dimensionado para o volume total de extração e necessita de seu próprio espaço de instalação.

Classificação de incêndio e saída

De acordo com o código chinês de segurança contra incêndios GB 50016, uma oficina de mistura de plásticos que manipula pellets de polímero, pós e óleos de processo é normalmente classificada como uma instalação de produção da classe C, que abrange sólidos combustíveis. Essa classificação estabelece a área permitida do compartimento de incêndio, a classificação de resistência ao fogo da estrutura e as disposições de saída. Consequências práticas para o planejamento incluem pelo menos duas saídas independentes de cada compartimento de incêndio, posicionadas de forma que os ocupantes possam se afastar de um incêndio em direções opostas, uma distância máxima de viagem até uma saída definida pelo código para ocupações da classe C e estendida quando uma proteção por sprinklers automáticos é instalada, e corredores de saída principais mantidos livres a uma distância mínima de 1,4 metros, sendo preferível 1,8 a 2,0 metros quando o corredor também serve para o tráfego de empilhadeiras.

Três itens adicionais são importantes para serem incluídos no brief de projeto desde o início. Os painéis de parede e teto devem utilizar núcleos de lã mineral em vez de núcleos de espuma combustível, porque um painel com núcleo de polímero em uma instalação que processa polímeros é um risco evitável. Um recipiente de limpeza de aço com tampa deve ser posicionado perto da cabeça de moldagem para que o material de limpeza quente nunca seja derramado no piso de epóxi ou em um recipiente de plástico. E a unidade de energia hidráulica que serve o trocador de tela contém óleo sob pressão e deve ter uma área coberta e um extintor adequado a poucos passos de distância.

Carregamento do piso, alinhamento e fundações de equipamentos

A placa é o único elemento de uma oficina de mistura que não pode ser alterado após a comissionamento, o que a torna o item mais importante a ser especificado de forma excessiva. Três parâmetros são importantes: capacidade de carga, lisura e a disponibilidade para ancoragem e controle de vibrações.

Capacidade de carga

Uma linha completa SHJ-75, incluindo a máquina, a estrutura de base, a caixa de engrenagens, o motor, o banho de água cheio de água, o granulador e a tela, pesa cerca de 10 a 14 toneladas distribuídas sobre aproximadamente 25 metros quadrados, o que dá uma média de cerca de 0,5 toneladas por metro quadrado. Esta média é enganosa, porque a carga chega através de um pequeno número de pés de base como cargas pontuais concentradas, e porque o armazém ao lado verá pressões muito mais altas. Os valores de especificação práticos estão descritos abaixo.

Fundações, ancoragens e vibração

Os extrusores modernos co-rotativos de dois parafusos são fornecidos em quadros de base soldados rígidos e não requerem uma fundação isolada maciça, mas exigem uma placa nivelada adequadamente preparada. A disposição padrão é uma seção de laje espessada sob a área de ocupação da máquina, com placas de ancoragem fundidas ou ancoragens químicas post-instaladas de tamanho M20 a M30, seguidas por cunhas de nivelamento, nivelamento de precisão de 0,05 a 0,10 milímetros por metro ao longo do eixo do tambor, e nivelamento com uma argamassa não-encolhível de resistência à compressão de pelo menos 60 MPa. A alinhamento do eixo do tambor é importante porque um trem de tambor curvado acelera o desgaste dos elementos do parafuso e dos revestimentos do tambor, e porque um acoplamento desalinhado entre a caixa de engrenagens e o motor reduz a vida útil dos rolamentos.

As fontes de vibração que merecem isolamento são o granulador de fios, o secador de ar, a bomba de vácuo, o classificador vibratório e o compressor de ar. Os isoladores de borracha ou de molas sob essas unidades mantêm as vibrações fora da placa, o que é mais importante para os alimentadores gravimétricos no mezanino e para qualquer instrumento de precisão no laboratório. Se a sala do compressor compartilha uma parede com o laboratório, um bloco de inércia sob o compressor vale o modesto custo adicional.

Fossas, drenagem e roteamento de cabos

As tranças para cabos e tubos devem ser fundidas com a laje, não cortadas posteriormente. Uma configuração típica é uma trança principal com 400 a 600 milímetros de largura e 400 a 500 milímetros de profundidade, que corre paralela à linha no lado de serviço, coberta com uma placa de checker removível, classificada para a passagem de empilhadeiras. Os cabos de alimentação e as linhas de água de resfriamento partilham essa trança. Os cabos de sinal, particularmente o fio de medição de carga para os alimentadores de perda de peso, devem ser instalados em uma bandeja ou conduto separado, com uma separação adequada dos cabos de alimentação para evitar induzir ruído de dosagem.

O drenagem é frequentemente negligenciado. O banho de água, o separador a vácuo e o granulador todos perdem água, e o chão ao seu redor deve ser inclinado em aproximadamente um para cem para um dreno de canal. Esse dreno deve passar por um interceptador antes da conexão do local, de modo que os resíduos de polímero e qualquer transferência de óleo sejam capturados em vez de escoados. As instalações que omitem esta etapa acabam com um chão permanentemente molhado ao redor do banho, o que é tanto um risco de escorregamento quanto uma fonte de problemas de umidade dos pellets quando o produto derramado é varrido de volta para o processo.

Reservar espaço para expansão: grades de colunas e altura de utilidades

Quase todas as empresas de compostagem que têm sucesso superam a sua primeira linha. A expansão mais barata é aquela que foi projetada no edifício original, e a mais cara é aquela que requer uma modificação estrutural, a substituição de um transformador e a interrupção do fornecimento de água de resfriamento. Reservar espaço para o crescimento custa muito pouco no estágio de projeto e paga-se a primeira vez que é encomendada uma segunda linha.

Seleção da grade de colunas

O espaçamento das colunas determina a flexibilidade com que as baias podem ser reatribuídas. Dois grids padrão dominam os edifícios industriais neste setor. Uma distância de 9 metros acomoda uma linha de mistura e seus corredores com conforto até a classe SHJ-95, mantendo o quadro da porta econômico. Uma distância de 12 metros acomoda uma linha e uma faixa completa de armazenamento de materiais, ou duas linhas menores, como um par SHJ-52, e oferece uma liberdade significativamente maior para reposicionar o equipamento mais tarde. Para uma instalação que espera executar três ou mais linhas, um grid de 12 metros na sala de produção e um de 9 metros no armazém é um compromisso sensato entre o custo estrutural e a flexibilidade.

Independentemente da grade escolhida, o eixo da linha deve ser disposto paralelamente à linha de coluna e deslocado de modo que nenhuma coluna fique dentro do corredor de manutenção ou do corredor de extração de parafusos. Uma única coluna mal posicionada pode obrigar a uma procedura de extração lateral que adicione horas a cada troca de parafusos durante toda a vida da instalação.

Altura útil: a regra do 30%

Cada utilidade compartilhada deve ter uma capacidade de reserva de pelo menos 30% acima da demanda do primeiro dia. Este margem não é generoso, é o mínimo necessário para permitir a conexão de uma segunda linha sem a necessidade de substituir a infraestrutura.

Lista de verificação de planeamento pré-construção

Antes de assinar um contrato de arrendamento ou lançar os fundamentos, os seguintes itens devem ser resolvidos e registrados no desenho geral da instalação. A Kerke trabalha com esta lista com os clientes como parte do pacote de layout, e a mesma disciplina se aplica, independentemente da marca de máquina que seja finalmente selecionada.

1. Confirme a classe de máquina, a relação L/D e o método de granulagem, pois estas três decisões fixam a extensão da linha, o envelope de extração e o escopo do sistema de água.
2. Desenhe a linha em escala real sobre a área do edifício, incluindo as projeções do alimentador lateral, do carrinho de vácuo e da unidade de energia hidráulica, e não apenas o contorno da máquina.
3. Marque o corredor de extração de parafusos como uma zona permanente sem armazenamento e confirme que nenhuma coluna, porta ou tubulação de descarga invade-o.
4. Verifique a altura livre sob a haste do guindaste em relação à parte superior do conjunto do alimentador, mais a extensão da corda, mais 500 milímetros.
5. Dimensionar o transformador usando o método do fator de demanda e confirme a capacidade de fornecimento recebida com o fornecedor de energia antes de finalizar as especificações da máquina.
6. Calcule a carga de resfriamento a partir da entalpia da fusão mais das funções do tanque e da caixa de engrenagens, e decida então se é necessário um refrigerador para o banho de fios nas condições de verão locais.
7. Localize o coletor de pó contra uma parede exterior com uma rota de alívio de explosão clara e confirme os limites da zona classificada.
8. Verifique a distância de deslocamento da saída do ponto mais distante da área de produção e confirme pelo menos duas saídas por compartimento de incêndio.
9. Defina a espessura da placa, a tolerância de planaridade e a zona de provisão de ancoragem zona por zona, em vez de como uma especificação geral.
10. Reserve a área para a segunda linha, grave a sua vala e dimensionar os troncos de utilidade com 30% de altura livre.
11. Confirme os raios de viragem do empilhadeira no armazém, na zona de mistura e na expedição, normalmente de 3,5 a 4,5 metros para um caminhão de compensação que transporta uma palete carregada.
12. Defina a rota de entrega para o edifício, incluindo a largura da porta, a carga no piso ao longo da rota e a guindaste ou plataforma que irá descarregar o comboio de barris.

Perguntas frequentes

Qual é a área mínima de uma oficina para uma linha de produção de extrusão de composto com dois parafusos?

Para uma linha de classe SHJ-65 com pelotização de fios, planeie 180 a 260 metros quadrados de área de produção, incluindo corredores de manutenção, corredor de extração de parafusos e armazenamento local de materiais. Uma linha menor SHJ-52 ocupa 120 a 170 metros quadrados, enquanto uma linha SHJ-95 requer 350 a 450 metros quadrados. Esses números se referem apenas à linha. Uma fábrica funcional com armazéns, misturadores, laboratório e salas de utilidades requer 2,2 a 2,8 vezes a área da área de produção.

Quanto tempo dura uma linha típica de compósito e peletização com dois eixos?

Medido a partir da plataforma de alimentação até a estação de embalagem, as comprimentos típicos são de 8 a 11 metros para o SHJ-35, 12 a 15 metros para o SHJ-52, 15 a 18 metros para o SHJ-65, 18 a 22 metros para o SHJ-75, 22 a 28 metros para o SHJ-95 e 28 a 35 metros para o SHJ-135. Adicione 2 a 3 metros de corredor final em cada extremidade para obter a comprimento da baias necessária. O processo de granulação com anel de água ou submerso reduz estes valores em cerca de 3 a 5 metros.

Quanta altura livre é necessária para uma oficina de mistura e posso utilizar uma estrutura de 4,5 metros?

Planeie 5 a 6 metros de altura livre sob a haste do guindaste para uma linha com uma mezzanino de alimentação gravimétrica, o que geralmente significa uma altura de beira do edifício de 7,0 a 8,5 metros. Um edifício de 4,5 metros pode funcionar para uma linha SHJ-35 ou SHJ-52 se os alimentadores estiverem montados no chão, com uma transportadora vertical curta na garganta, em vez de montados em um mezzanino, mas a configuração é menos conveniente para reabastecer e não deixa espaço para uma guindaste aérea. Para qualquer coisa a partir do SHJ-65 em diante, 4,5 metros não é viável.

Quanto espaço deve ser reservado para retirar os parafusos?

Reserve a distância entre o eixo da roda e o parafuso, mais um intervalo de segurança de 1,5 metro. A distância entre o eixo e o parafuso é igual à razão L/D multiplicada pelo diâmetro da roda, portanto, uma SHJ-75 construída com 48 L/D tem um eixo de 3,6 metros e precisa de cerca de 5,2 metros de corredor livre. A mesma máquina com 56 L/D precisa de 5,7 metros. Este corredor pode compartilhar espaço com uma rota de rolamento para o banho de água e o granulador, mas nunca deve se tornar uma área de armazenamento.

Preciso de uma guindaste de elevação, ou um guindaste móvel é suficiente?

Uma guindaste móvel sobre rodas ou, no mínimo, um elevador monorril sobre a linha central do tambor é fortemente recomendado para qualquer linha a partir do SHJ-52, pois as seções do tambor e os eixos de rosca são elevados durante cada mudança difícil e cada inspeção de desgaste. Uma guindaste móvel é aceitável para a instalação única da caixa de velocidades e do motor principal. Confiar numa guindaste móvel para a manutenção de rotina significa chamar um aluguer cada vez que uma seção do tambor tem de ser removida, o que rapidamente se torna o gargalo em uma mudança.

A pelotização subaquática requer mais ou menos espaço do que a pelotização em banda?

Os sistemas de moldagem com face submersa e anel de água eliminam o banho de água de 3 a 6 metros e o secador de faca a ar, pelo que a linha fica 3 a 5 metros mais curta. Em troca, adicionam um sistema de água de processo, um secador centrífugo e um tanque de água ao lado do molde, normalmente com uma área lateral de 6 a 10 metros quadrados, além de uma necessidade de tratamento da água e controle da temperatura. A área bruta do pavimento geralmente é semelhante; o benefício é uma construção mais curta, mais compacta e um melhor manuseamento de grãos aderentes ou de baixa viscosidade.

Como posso estimar a capacidade do transformador para uma nova instalação de mistura?

Soma os quilowatts instalados de cada carga, incluindo a unidade principal, os aquecedores de barril, os alimentadores, o alimentador lateral, a bomba de vácuo, a bomba de fundição, os equipamentos downstream, o misturador, o compressor, a central de refrigeração, o coletor de pó e os serviços de construção. Multiplique por um fator de demanda de 0,7 a 0,8, divida por um fator de potência de cerca de 0,9 e, em seguida, adicione 20 a 30 por cento de margem. Uma linha SHJ-65 normalmente tem uma potência de 400 a 500 kVA, enquanto uma linha SHJ-95 tem uma potência de 800 a 1000 kVA. Sempre confirme a fonte de energia disponível com o fornecedor de serviços públicos antes de se comprometer com as especificações da máquina.

Quanta água de resfriamento uma linha de compósito com dois eixos precisa?

Calcule a carga de resfriamento do derretimento multiplicando o rendimento pelo aumento de entalpia, que é aproximadamente 450 a 470 quilojoules por quilograma para uma poliolefina resfriada de temperatura de derretimento para 60 graus Celsius. Adicione 10 a 18 por cento da classificação de potência principal para o resfriamento do tambor, 2 a 3 por cento para o resfriamento do óleo da caixa de engrenagens e uma margem para a água de vedação da bomba de vácuo. Converta o total para fluxo usando um aumento de temperatura de 5 kelvins. Uma linha SHJ-65 geralmente precisa de 12 a 17 metros cúbicos por hora e uma linha SHJ-95 de 36 a 41 metros cúbicos por hora.

Quantas trocas de ar por hora uma oficina de mistura precisa?

A ventilação geral de 8 a 12 trocas de ar por hora é a especificação normal para a área de produção. Verifique esse valor em relação à carga de calor sensível, pois 8 a 12 por cento da potência instalada do motor e do aquecedor acaba sendo transformada em calor na sala e, em climas quentes, o equilíbrio de calor é o que rege. As capotas de exaustão locais na cabeça da matriz, no banho de água e na estação de descarga da saca são adicionais à ventilação geral e devem ser evacuadas para fora do edifício.

Um workshop de mistura é automaticamente uma zona de risco de explosão de poeira?

Não automaticamente, mas geralmente contém pelo menos uma área desse tipo. Preenchimentos minerais, como talco, carbonato de cálcio, trióxido de antimónio e hidróxido de alumínio, são incombustíveis, enquanto polifosfato de amónio, negro de carbono, antioxidantes, estearatos metálicos, farinha de madeira e finos de polímero podem formar nuvens explosivas. Realize testes de explosibilidade da Comissão para cada pó e classifique, em seguida, a estação de descarga de sacos, o ponto de carregamento do misturador e o interior do coletor de pó de acordo com os frameworks ATEX e IEC 60079-10-2, GB 15577 ou NFPA 652 e NFPA 654, dependendo do mercado.

Qual a carga do piso e a lisura que devo especificar?

Especificar 1,5 a 2,0 toneladas por metro quadrado para a área do extrusor em uma laje reforçada de 200 a 250 milímetros, 2,0 a 3,0 toneladas por metro quadrado para um armazém de matérias-primas empilhado no chão e 3,0 a 5,0 toneladas por metro quadrado sob as pernas dos racks e na plataforma de despacho. A generalidade da planicidade de mais ou menos 3 milímetros sob uma reta de 2 metros é adequada, ajustada para 2 milímetros por metro na zona do equipamento, com o nivelamento final da máquina para 0,05 a 0,10 milímetros por metro, alcançado usando parafusos de nivelamento e gesso não-encrespante.

Qual espaçamento de colunas devo escolher se pretendo expandir mais tarde?

Uma extensão de 9 metros é adequada para uma linha por bacia até a classe SHJ-95 e é o quadro de porta mais econômico. Uma extensão de 12 metros custa mais por metro quadrado, mas acomoda uma linha mais uma faixa de armazenamento de materiais completa, ou duas linhas menores, e torna o rearranjo futuro muito mais fácil. Qualquer que seja a grade utilizada, posicione o eixo da linha de forma que nenhuma coluna fique dentro de um corredor de manutenção ou do corredor de extração de parafusos.

Posso executar duas linhas na mesma baía sem problemas de contaminação?

Sim, desde que a segregação seja projetada e não gerida apenas por procedimentos. Instale uma separação parcial entre as linhas até o nível do mezanino, forneça a cada linha suas próprias capotas de extração de poeira em vez de um compartimento comum, mantenha os conjuntos de alimentação e as ferramentas de limpeza dedicados e codificados por cores, e mantenha a área de cor clara sob uma leve pressão positiva em relação à área de cor escura. Linhas paralelas gêmeas economizam de 10 a 15% da área total em comparação com duas plantas independentes, mas apenas as medidas físicas tornam essa economia segura para trabalhos que exigem precisão de cor ou contato com alimentos.

Quanto espaço de armazenamento de matérias-primas eu preciso?

Calcule o tamanho a partir do número de dias de estoque exigido pelo modelo de negócio, geralmente de 15 a 30 dias. Converta o rendimento em toneladas por dia, multiplique por o número de dias de estoque, divida por aproximadamente uma tonelada por palete, divida novamente pela altura de empilhamento, multiplique por 1,2 metros quadrados por posição de palete e, em seguida, por um fator de corredor de cerca de 1,8. Uma linha SHJ-65 a 300 quilos por hora durante 20 horas requer cerca de 130 metros quadrados para 20 dias de estoque em sacos. Acima de cerca de 20 toneladas por dia, silos de resina ao ar livre tornam-se muito mais baratos do que o armazenamento no chão em ambientes fechados.

O laboratório de controle de qualidade deve estar dentro do edifício de produção?

Deve estar dentro do envelope do edifício, mas em uma sala separada e fechada, com sua própria ventilação, temperatura estável e iluminação controlada. Instrumentos como o medidor de taxa de fluxo de fusão, a máquina de ensaio universal e o colorímetro precisam de um ambiente limpo e livre de vibrações, e a câmara de queima UL 94 precisa de um conduto de exaustão dedicado para o exterior. Localize o laboratório adjacente à área de produção para que as amostras cheguem rapidamente, com uma janela de visualização, se possível, mas nunca como um canto aberto da oficina.

Conclusão

A área de trabalho adequada para uma linha de extrusão de composto com dois parafusos não é um único número, mas uma pilha de dimensões derivadas, e a derivação sempre ocorre na mesma ordem. Os conjuntos de classe de máquina definem a capacidade de produção, a potência do motor e a extensão do cilindro. A extensão do cilindro e a relação L/D definem o envelope de extração do parafuso. O orçamento de medição estação por estação define a extensão da linha, e o método de granulagem move essa extensão de três a cinco metros. As regras de corredor e as projeções de equipamento definem a largura do corredor. A disposição de alimentação e a guindaste definem a altura clara. Só então são adicionadas as zonas auxiliares e as instalações, e só então surge uma área total credível.

Para uma rápida orientação: uma única linha SHJ-52 requer cerca de 275 a 390 metros quadrados de construção, uma linha SHJ-65 430 a 625 metros quadrados, uma linha SHJ-75 600 a 800 metros quadrados, uma linha SHJ-95 875 a 1125 metros quadrados e uma linha SHJ-135 1300 a 1690 metros quadrados. Duas linhas SHJ-75 em paralelo precisam de aproximadamente 990 a 1265 metros quadrados, pois compartilham o mezanino, os trinques de utilidade e o laboratório. Reserve 1,2 metros de corredor em cada lado do centro da máquina, reserve 1,5 metros de comprimento de parafuso para extração, planeje 5 a 6 metros de altura livre, especifique 1,5 a 2,0 toneladas por metro quadrado de carga no espaço de produção, ventile a 8 a 12 trocas de ar por hora e construa 30 por cento de altura livre em todos os compartimentos de utilidade compartilhados.

A Kerke, uma fábrica da Wanplas que opera uma instalação de mais de 19.900 metros quadrados com mais de 2.000 máquinas em operação em mais de 70 países, fornece o desenho de arranjo geral, o cronograma de utilidades e o plano de carga de fundação como parte de cada projeto da série KTE, abrangendo extrusoras de laboratório até máquinas de produção KTE-135D, juntamente com toda a gama de opções de alimentação e pelotização. Quando um projeto também envolve a lavagem e reciclagem antes da etapa de mistura, a fábrica Wanplas Polyretec fornece as linhas de lavagem que alimentam uma linha de granulagem Kerke, e os dois layouts são coordenados de forma que a planta combinada flua em uma direção. Os engenheiros da Kerke trabalham a partir do mesmo conjunto de lógica dimensional estabelecido neste guia e dimensionam o edifício de acordo com a formulação específica, a meta de produção e o plano de expansão, em vez de seguir um modelo genérico. A marca Wanplas apoia cada linha com seus compromissos compartilhados em transporte, capacidade de produção, padrões de qualidade e um crédito anual de peças de reposição gratuitas, e a política de fábrica aberta significa que os potenciais compradores são bem-vindos para percorrer uma linha em funcionamento antes de se comprometerem com um layout. Envie a saída pretendida, a família de produtos e as dimensões do desenho, e o pacote de layout pode ser devolvido juntamente com a cotação, para que a construção e a máquina sejam projetadas juntas, em vez de sequencialmente.