Norrhydro busca reinventar a hidráulica

Alguns podem se surpreender ao saber que a Finlândia, um país pouco povoado – com cerca de 5,6 milhões de habitantes e mais conhecido por suas vastas extensões de floresta – também é um líder global reconhecido em tecnologia. É amplamente reconhecida por sua tecnologia da informação e comunicação, desenvolvimento e serviços de software, tecnologia limpa e soluções sustentáveis, além de outras ofertas digitais.

As ofertas da NorrDigi da Norrhydro concentram-se em ajudar os OEMs a melhorar a produtividade dos equipamentos e a eficiência energética. (Foto: Becky Schultz)

Além disso, o país abriga empresas inovadoras como a Norrhydro, fornecedora de cilindros hidráulicos e soluções hidráulicas digitais. Com sede em Rovaniemi, no norte do país, a Norrhydro passou os últimos 40 anos fornecendo para o mercado fora de estrada, especialmente em aplicações de mineração e silvicultura. Seus clientes OEM – como Sandvik e Ponsse – são em grande parte escandinavos, mas vendem máquinas em todo o mundo.

“Somos globais no sentido de que nossos produtos vão com esses OEMs para onde quer que as máquinas cheguem, e esse é o nosso negócio há muitos anos”, disse Carl Mattson, diretor de Negócios Digitais da Norrhydro.

Embora a empresa atue no ramo de cilindros hidráulicos desde sua fundação em 1985, ela reconheceu que o sistema hidráulico tradicional não é muito eficiente e “precisa se reinventar”, comentou Mattson.

A Norrhydro optou por assumir um papel ativo nessa reinvenção, explorando maneiras de ajudar os OEMs a melhorar a produtividade e a eficiência energética. O resultado são duas soluções exclusivas: a tecnologia de cilindro multicâmara NorrDigi MCC e o sistema de movimento linear eletromecânico NorrDigi EMA.

Energia otimizada

O NorrDigi MCC é uma solução avançada composta por cilindros multicâmara, acumuladores de pistão e uma unidade de controle eletrônico (NorrECU). As tecnologias de suporte incluem software proprietário, sensores, microprocessadores e válvulas de controle direcional.

“Em um cilindro tradicional, você tem duas câmaras, uma empurrando e outra puxando. Temos quatro câmaras”, disse Mattson. “Então, dobramos a área que usamos, e essa área está diretamente conectada à força gerada pelo fluxo de óleo.”

O NorrDigi MCC consiste em cilindros multicâmara, acumuladores de pistão e uma unidade de controle eletrônico. (Foto: Becky Schultz)

Segundo a empresa, essas quatro câmaras aumentam o número de estágios de trabalho que permitem a geração otimizada de força no cilindro. Mattson comparou isso a ter várias marchas em uma bicicleta.

“Em vez de ter duas marchas na sua bicicleta, você tem 16. Toda vez que você quer atingir uma determinada velocidade ou força, você tem exatamente o passo certo para isso... Você usa apenas a energia necessária para aquele movimento específico”, explicou ele. “Você está trocando de marcha para ser o mais eficiente possível onde você quer estar, o que basicamente significa que você está usando muito menos energia.”

Com o NorrDigi MCC, em vez de engrenagens, existem 16 estágios de trabalho – quatro câmaras com quatro ciclos de empurrar/puxar por cilindro. Esses múltiplos estados de força minimizam a necessidade de aceleração e resultam em movimentos mais suaves, precisos e eficientes.

Para uma eficiência ainda maior, o sistema armazena energia cinética em acumuladores de pistão de alta pressão, com a energia armazenada sendo usada somente quando necessário, como para impulsos de curto prazo durante levantamento de peso.

O resultado cumulativo, afirmou a Norrhydro, pode ser de até 70% de recuperação de energia, até 80% de redução no consumo de energia e até 50% de economia de combustível, dependendo da operação e das condições de trabalho.

“É ter a força certa em todo o momento, além de ter armazenamento de energia regenerada para lhe dar ajuda quando você precisar daquele pico de potência”, disse Mattson.

Estudo de caso OEM

O NorrDigi MCC já encontrou espaço em equipamentos de elevação especializados. Por exemplo, em outubro de 2024, a Norrhydro anunciou um acordo plurianual com a Aberdeen Dynamics, fornecedora americana de soluções de movimento e controle, para levar a tecnologia para aplicações de elevação de tubos em plataformas de petróleo onshore no mercado de petróleo e gás dos EUA.

As quatro câmaras do NorrDigi MCC aumentam o número de estágios de trabalho que permitem a geração otimizada de força do cilindro. (Foto: Becky Schultz)

A Norrhydro também trabalha com a Volvo Construction Equipment desde o final de 2015 no desenvolvimento do NorrDigi MCC e, mais recentemente, em um projeto para substituir o sistema hidráulico convencional de uma escavadeira Volvo EC300E. O sistema hidráulico convencional foi removido e substituído pela solução NorrDigi MCC.

O controle das principais funções da máquina é gerenciado pelo software do sistema. "Para que isso funcione nos níveis que estamos discutindo aqui, nós, da Norrhydro, precisamos assumir o controle total", destacou Mattson. "Tudo dentro da máquina, o que quer que esteja acontecendo em termos de movimentos, é controlado pelo sistema. Portanto, não se trata apenas de um cilindro e hardware especiais, mas sim de um software que distribui a energia para diferentes funções, que está no cerne do nosso sistema MCC."

“Como nos aprofundamos tanto nas funções hidráulicas, isso significa que basicamente precisamos redesenhar a máquina”, continuou ele. “Há muitas coisas que precisam ser implementadas, então isso é obviamente algo que fazemos como um projeto. Não vendemos nada pronto.”

Mais de 2.000 horas de testes foram conduzidas na escavadeira Volvo de 30 toneladas (EC300E), que mostrou uma melhoria de aproximadamente 50% na eficiência de combustível em comparação com uma máquina convencional do mesmo tamanho e uma redução potencial de emissões de 300 a 350 toneladas de CO2 ao longo do ciclo de vida da máquina.

“Estamos na fase em que temos o projeto para a versão de produção. Temos tudo pronto”, disse Mattson. “Agora, o controle precisa estar em um nível tal que o operador diga: 'Sim, isso é realmente bom em termos de potência e controlabilidade. Eu gosto disso.' É isso que a Volvo quer ouvir. Quando chegarmos a esse ponto, estaremos prontos para começar.”

Opção totalmente elétrica

A outra solução da Norrhydro, a NorrDigi EMA, foi projetada para substituir os sistemas hidráulicos tradicionais e permitir a eletrificação completa de máquinas móveis e aplicações industriais. Ela consiste em soluções eletromecânicas que incorporam cilindros elétricos e software de controle avançado desenvolvido pela Norrhydro, combinados com motores, sensores, inversores e unidades de controle de fornecedores globais renomados.

O acionamento linear do cilindro é realizado por meio de um motor elétrico e um fuso de esferas. "É uma solução totalmente isenta de óleo", disse Mattson. "Ela é desconectada de qualquer coisa que tenha a ver com uma tubulação de óleo hidráulico."

O NorrDigi EMA foi projetado para substituir os sistemas hidráulicos tradicionais em máquinas móveis e industriais. (Foto: Becky Schultz)

O controle de movimento inteligente baseado em configurações de parâmetros individuais é obtido por meio do software de controle proprietário da empresa.

O NorrDigi EMA é voltado para um nicho de mercado. "Nossa mentalidade é desenvolver [aplicações] que sejam usadas em ambientes difíceis. Então, neste caso, buscamos o mercado de ponta, como o ambiente marítimo e offshore, por exemplo", disse Mattson.

Tais aplicações tendem a significar volumes menores, para os quais as empresas ainda precisam de suporte de engenharia, mas podem achar que trabalhar com fornecedores maiores é proibitivo em termos de custos.

“É um mercado menor, baseado em projetos, e estamos satisfeitos com isso”, disse Mattson. “Para nós, esse mercado é grande o suficiente.”

Os ganhos para esses clientes podem ser drásticos. "Em alguns casos, a eficiência energética com um motor elétrico é de 80% a 90%, em comparação com um motor de combustão, que pode ser de 30%", afirmou Mattson. "Com uma máquina totalmente elétrica, você provavelmente conseguiria o dobro de horas com uma única carga, apenas usando um sistema hidráulico mais eficiente."

“O que realmente queremos é garantir que a eletrificação possa acontecer e comece a fazer sentido financeiramente”, continuou. “O grande passo para as EMAs acontece quando a economia de escala entra em ação, como testemunhamos com os veículos elétricos.”

Embora Mattson reconheça que reinventar a hidráulica não é a solução completa, "é uma parte importante da transformação e estamos muito felizes em fazer parte disso".