Fevereiro 6, 2023 | 5 minuto ler
Os policarbonatos são polímeros termoplásticos que contêm grupos carbonato em suas estruturas químicas. Eles são materiais fortes e resistentes, e alguns graus são opticamente transparentes. Além disso, são facilmente trabalhados, moldados e termoformados e, devido a essas propriedades, os policarbonatos podem ser utilizados em diversas aplicações.
Os policarbonatos estão se tornando cada vez mais importantes e populares como polímeros ecologicamente corretos (recicláveis). A demanda global por policarbonatos foi estimada em 4,6 milhões de toneladas em 2019, com previsão de aumento para 5,5 milhões de toneladas até 2024. Esse crescimento da demanda está criando oportunidades para tecnologias que possibilitem o aumento da capacidade produtiva.
Em 2017, uma planta de produção de policarbonato russa bem estabelecida, com capacidade anual de 65.000 toneladas, estava procurando maneiras de fortalecer sua competitividade e melhorar seus níveis de produto fora da especificação que estava reduzindo o preço de venda ou, no pior dos casos, sendo rejeitado pelo cliente. A planta teve que identificar rapidamente a origem do problema fora das especificações e empregar uma solução econômica, de preferência sem interromper a produção.
A análise fluidodinâmica computadorizada personalizada (CFD) da John Crane é única porque pode criar simulações de fluxo para fluidos não newtonianos, como policarbonato fundido. As discussões com os clientes de filtração de polímeros são frequentemente em torno da possibilidade de simulações precisas para eliminar o tempo de inatividade do processo associado aos testes de otimização.
Usando o CFD para analisar a dinâmica do fluxo do sistema de filtração de grande área e identificar a causa raiz do problema fora das especificações, a John Crane descobriu rapidamente que existiam gargalos no sistema e áreas onde o produto fluía muito rápido e muito devagar. As obstruções do fluxo alteraram as características do policarbonato e provavelmente causaram a formação de partículas duras e aglomerados moles (géis).
A análise reológica também determinou que os componentes internos do sistema de filtragem não foram efetivamente dimensionados para acomodar o fluxo adequado. O software CFD também foi capaz de simular nossos projetos de filtros alternativos para eliminar os gargalos e fluxos irregulares. Isso levou a um sistema idealmente projetado para melhorar a produção.
A equipe agiu rapidamente para corrigir os problemas de produção. A administração da planta inicialmente concentrou-se em um sistema de filtro para verificar se as recomendações da John Crane resolveriam o problema do filtro e otimizariam o processo conforme prometido. A atualização inicial incluiu um sistema de filtro de disco de aço inoxidável Janus e alterou as dimensões de todos os componentes internos, mas manteve a solução de disco de filtro de 12 polegadas (elemento filtrante) para evitar alterações na configuração da linha.
A atualização do sistema e a qualidade do produto diminuíram imediatamente a pressão diferencial dentro do filtro de 80 bar para 60 bar e reduziram o aumento de temperatura sobre o filtro do material de policarbonato de 50°F / 10°C para 41 °F / 5°C, resultando em outros benefícios do processo. A atualização da John Crane exigiu muito menos limpezas do que o sistema existente, reduzindo o intervalo de três meses para mais de seis meses. Impressionada com os resultados, a fábrica encomendou três sistemas adicionais de filtro de disco Janus para atualizar todo o processo.
O crescimento da demanda continuou. Em 2020, com planos de aumentar a capacidade da planta para 80.000 toneladas por ano, a John Crane identificou o filtro como um gargalo importante para a expansão e desenvolveu uma solução para o problema, usando discos de filtro maiores de 15 polegadas com um investimento de US$ 2 milhões, US$ 8 milhões a menos do que o custo de instalação de uma linha de processo adicional.
Dependendo dos requisitos de produção, o sistema de filtragem Janus é projetado como um filtro simples ou duplo com troca. O filtro duplo garante a operação contínua quando a carga máxima de contaminantes é atingida e os elementos filtrantes devem ser substituídos. Os filtros Janus podem ser instalados verticalmente ou horizontalmente com possíveis áreas de filtragem de até 100 m2. O aquecimento é variável e é realizado com vapor ou óleo transportador. Além disso, o sistema pode ser adaptado aos resultados da produção, como a conversão de cartuchos de filtro em elementos.
A indústria de polímeros usa cada vez mais as simulações de fluxo CFD da John Crane para identificar a causa raiz dos problemas de filtração, planejar a expansão futura e desenvolver soluções de filtro personalizadas. Temos uma vasta experiência na simulação de características de fluidos e meios. Usando o processo de simulação, nossa equipe pode fornecer soluções reológicas, seja otimizando sistemas existentes ou projetando novos sistemas para aplicações específicas.
Assista ao vídeo para ver como o CFD simula com precisão os padrões de fluxo usados na filtração de polímeros para otimizar os processos de produção
Leia nosso blog: O que é um Filtro de Polímeros Fundidos?
Saiba como a John Crane pode apoiar sua operação de produção de polímeros
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