A água é essencial para a produção de alimentos e bebidas (F&B) — mas, com o aumento dos custos e regulamentações mais rígidas, a gestão eficiente da água se tornou um desafio crescente. Torben Poulsen, Gerente de Desenvolvimento de Negócios para Bombas e Drives da ABB Motion, explica como controles de bombas mais inteligentes podem ajudar produtores de F&B a reduzir custos, otimizar o uso da água e cumprir metas de sustentabilidade em todas as etapas do tratamento de água.
A crise dos custos da água
A água é um pilar da produção de alimentos e bebidas, utilizada em tudo, desde a fabricação de cerveja e o engarrafamento até a limpeza e o resfriamento. No entanto, o aumento da demanda, a escassez impulsionada pelas mudanças climáticas e regulamentações mais rigorosas tornaram a água de 30% a 50% mais cara na Europa na última década. O descarte de efluentes é igualmente caro devido ao aumento das taxas de descarga.
Para produtores de F&B, isso significa uma necessidade urgente de encontrar formas mais inteligentes e econômicas de gerenciar a água. Naturalmente, fabricantes de alimentos estão avaliando onde podem obter economias. Reduzir o consumo de água pode parecer uma solução simples, mas ela é uma parte fundamental do processo na fabricação de alimentos e bebidas — por exemplo, são necessários até 9 litros de água para produzir apenas um litro de cerveja.
O contexto
Espera-se que o mercado de tratamento de água e efluentes para a indústria de F&B cresça a uma taxa composta anual de crescimento (CAGR) de 6,9% de 2023 a 2030, atingindo US$ 78,35 bilhões até 2030. Esse crescimento decorre da necessidade de soluções personalizadas de tratamento de água em diferentes instalações. Por exemplo, a água bruta muitas vezes precisa de tratamento especial — não apenas para garantir o sabor adequado, mas também para atender aos padrões de qualidade necessários para a produção desses produtos.
Instalações de F&B podem captar água bruta diretamente de recursos naturais, como aquíferos, rios ou lagos, desde que possuam as instalações internas adequadas para tratamento. Ainda assim, algumas fontes naturais de água são mais limpas do que outras. Aquíferos ajudam a fornecer água mais limpa e exigem menos tratamento, enquanto a água de rios ou lagos requer tratamento intensivo para ser segura para uso na produção de alimentos.
A outra opção para empresas de F&B é depender de fornecedores externos para água já processada. Isso reduz parte do trabalho e do processo. Porém, os fabricantes provavelmente ainda precisarão tratar a água em certa medida para garantir que ela atenda aos rigorosos requisitos de qualidade para alimentos. Independentemente da fonte, um fornecimento constante de água de alta qualidade é muito importante. É aqui que entram as soluções inteligentes de controle de bombas.
Melhorando o controle de processos e a eficiência com inversores de frequência
Inversores de frequência (VSDs) são fundamentais para processos eficientes de tratamento de água. Eles são essenciais para controlar a velocidade e a potência dos motores usados em equipamentos como bombas, sopradores e filtros. Ao garantir um fluxo de água eficiente, os VSDs otimizam processos críticos como filtração, limpeza e tratamento de efluentes.
Controlar a velocidade das bombas com VSDs desenvolvidos para esse fim traz muitos benefícios que vão além da economia de energia. Bombas operando com controle de velocidade variável se adaptam às demandas de água em tempo real. Cervejarias, por exemplo, usam essas bombas para ajustar o fluxo de água conforme a demanda em tempo real durante os processos de fabricação, limpeza e engarrafamento. Isso ajuda a evitar desperdício de energia, ao mesmo tempo em que minimiza o estresse mecânico e prolonga a vida útil dos equipamentos.
Os inversores de frequência da ABB para água e efluentes também contam com proteções como a função contra funcionamento a seco. Ela desliga as bombas quando é detectado baixo fluxo, evitando danos custosos. Com recursos inteligentes, como controles de velocidade mínima e máxima, os operadores podem ajustar com precisão o desempenho das bombas para tornar seus processos mais eficientes. Seja para atender necessidades urbanas ou desafios de abastecimento de água em áreas rurais, bombas controladas permitem um tratamento de água ininterrupto e ajudam a preservar a integridade de importantes fontes hídricas.
As principais etapas do tratamento de água
Há, naturalmente, muitas etapas no processamento da água que podem se beneficiar desse nível de controle de processo, com destaque para coagulação e floculação. A coagulação envolve a adição de produtos químicos, como cloreto férrico e sulfato de alumínio, para unir pequenas partículas suspensas na água. A mistura eficaz desses produtos químicos é essencial para a distribuição adequada da água processada. O uso de bombas dosadoras nessa etapa permite circulação completa e dispersão química. Além disso, o controle inteligente ajuda a ajustar a velocidade da bomba de acordo com as condições da água. Isso reduz o desperdício de produtos químicos e o consumo de energia, ao mesmo tempo em que melhora a qualidade da água.
Na etapa de floculação, a mistura lenta e suave ajuda a formar aglomerados maiores de partículas, conhecidos como flocos, que são mais fáceis de remover por filtração ou sedimentação. Controlar a velocidade e a intensidade dos misturadores é importante aqui, pois a agitação lenta e consistente garante a formação eficaz dos flocos sem danificar as partículas. O resultado é uma água de processo mais limpa e segura, que atende a altos padrões de qualidade para aplicações industriais, como na indústria de F&B.
Após a remoção de sólidos suspensos por coagulação e floculação, a aeração costuma ser a próxima etapa principal. Aeradores introduzem oxigênio na água, o que ajuda a degradar determinados contaminantes e prepara a água para as etapas finais de limpeza, como esterilização por UV, troca iônica ou filtração por carvão ativado. Aeradores de superfície, que misturam ar à água a partir da superfície, e sopradores submersos, que liberam bolhas de ar de baixo para oxigenar a água, estão entre os equipamentos que mais consomem energia em uma estação de tratamento. Os VSDs podem transformar esses dispositivos em sistemas altamente eficientes ao modular seu desempenho, respondendo a sensores que medem a demanda de água e os níveis de oxigênio. O uso de sensores de oxigênio dissolvido como feedback para sopradores e compressores de baixa pressão pode reduzir o consumo de energia, ao mesmo tempo em que melhora o controle sobre o processo de aeração.
Controle inteligente de bombas para distribuição de água
Depois de tratada, a água limpa precisa ser distribuída por toda a planta ou instalação. Nesse ponto, sistemas de bombas de pressurização garantem fluxo e pressão constantes. O Controle Inteligente de Bombas (IPC) é particularmente útil para operar bombas em sequência de forma eficiente. Essa configuração utiliza uma bomba reserva que permanece em espera caso a bomba principal pare de funcionar. O IPC permite que os operadores alternem entre bombas conforme a demanda, reduzindo o consumo geral de energia e garantindo fornecimento contínuo de água em todas as condições.
Em operações paralelas, múltiplas bombas compartilham a carga de trabalho para lidar com grandes fluxos de água ou manter a operação funcionando sem interrupções caso uma bomba precise de manutenção. Dessa forma, o sistema utiliza bombas menores com mais eficiência, evitando o desperdício de energia causado pela operação de uma única bomba superdimensionada em baixas velocidades.
Tratamento de efluentes em instalações de F&B
O processamento do efluente, carregado de materiais orgânicos e inorgânicos, além de produtos químicos, é outra oportunidade para ganhos de eficiência. A tecnologia de tratamento de efluentes ajuda a remover contaminantes por meio de processos como peneiramento, sedimentação, tratamento biológico, digestão anaeróbia e, em alguns casos, neutralização química.
Para muitos fabricantes de F&B, gerenciar efluentes também significa cumprir rigorosos padrões ambientais. Licenças especiais são exigidas para descarregar água tratada em cursos d’água públicos ou reutilizá-la no próprio local. Isso torna o papel dos VSDs essencial — não apenas para a qualidade do tratamento, mas também para operações economicamente eficientes.
O lodo, um subproduto espesso da sedimentação e da floculação, é uma das partes mais desafiadoras do tratamento de efluentes. Movê-lo entre as etapas do tratamento exige cuidado para evitar entupimentos ou danos aos equipamentos. Sistemas inteligentes de bombas podem adaptar as velocidades das bombas ao volume e à consistência do lodo. Essa flexibilidade evita bloqueios, reduz o consumo de energia e garante uma operação estável. Em alguns casos, operadores desidratam esse lodo usando centrífugas. Nesse processo, o controle de velocidade variável permite que as centrífugas funcionem apenas pelo tempo necessário, reduzindo o desperdício de energia. VSDs regenerativos também podem recuperar energia durante a desaceleração das centrífugas, reduzindo ainda mais os custos operacionais.
O futuro da gestão da água
O uso eficiente da água e o tratamento de efluentes não apenas ajudam a tornar a indústria de F&B mais sustentável, como também contribuem para reduzir custos operacionais. O controle do processo de bombeamento, em etapas-chave dos ciclos de tratamento de água limpa e de efluentes — captação, tratamento químico e manuseio de lodo — torna os processos mais consistentes e economiza tempo e dinheiro.
Os VSDs também oferecem às plantas a oportunidade de controlar com precisão o uso e os processos de tratamento da água. Isso reduz o desgaste dos equipamentos, mantendo a segurança dos alimentos e a conformidade ambiental.
Ao integrar controles avançados de bombas aos sistemas de água, produtores de F&B ganham uma vantagem competitiva para enfrentar os crescentes desafios da gestão da água.
