Atualmente, muitas fundições de alumínio buscam maiores volumes de produção, padrões de qualidade mais rigorosos e práticas mais sustentáveis. Frequentemente, as etapas do manuseio do metal fundido são realizadas separadamente, o que pode aumentar o desperdício, os riscos à segurança e os atrasos na resposta. Ao reunir sensores de nível, atuadores de controle de fluxo e um sistema de controle compartilhado em uma única configuração baseada em dados, as fundições podem melhorar a consistência geral, proteger os trabalhadores e otimizar o percurso do forno até o molde. A Gränges, em Finspång, na Suécia, oferece um exemplo de como essas ideias podem gerar resultados sólidos e positivos.

Unificando o processo de fundição de corrente contínua

Em uma operação típica de fundição por resfriamento direto para lingotes de extrusão ou placas de laminação, o alumínio fundido passa do forno por calhas antes de entrar nos moldes. Quando essas etapas não estão interligadas, pequenos desajustes nos níveis de metal podem causar transbordamento ou enchimento insuficiente das calhas, levando a defeitos na superfície e paradas na produção. Ao conectar os equipamentos em um ambiente integrado com sensores de nível e atuadores de fluxo, as fundições podem resolver a maioria dos problemas de uma só vez. Se um sensor detectar um pico no canal ou no molde, um atuador ajusta o fluxo antes que ocorra um derramamento. Proteções contra transbordamento atuam como uma medida de segurança final caso ocorra um evento inesperado, permitindo que os operadores permaneçam seguros enquanto a produção ocorre sem interrupções.

Sensores a laser e indutivos para medições confiáveis

O monitoramento preciso do nível do metal fundido é essencial. Os sensores de triangulação a laser suportam calor intenso e superfícies reflexivas em zonas abertas ou semiabertas, fornecendo medições contínuas sem contato físico. Os sensores indutivos se destacam em fornos fechados ou pressurizados, onde um laser pode ter dificuldades. Ambos os tipos de sensores transmitem dados para um ambiente controlado que alerta os operadores apenas quando as leituras ultrapassam os limites desejados. Os dados em tempo real mantêm a taxa de enchimento estável, limitando a oxidação e possíveis fissuras no produto solidificado.

Controle automatizado de fluxo com atuadores

Os sensores, por si só, não conseguem manter a fundição estável se não houver uma maneira rápida de ajustar o fluxo do metal fundido. Os atuadores acionados por motor desempenham essa função, abrindo ou fechando bicos, hastes de vedação ou comportas em resposta aos sinais dos sensores. Se os níveis no molde subirem muito rapidamente, um atuador reduz o fluxo de entrada. Se os níveis caírem, ele reabre o suficiente para estabilizar o processo. Essa reação imediata libera os operadores de ficarem próximos ao metal quente. Ao longo de muitas horas de fundição, um enchimento mais equilibrado reduz falhas como porosidade ou enchimentos incompletos que, de outra forma, levariam à refundição ou ao descarte.

As proteções contra transbordamento evitam derramamentos

Mesmo linhas bem ajustadas podem sofrer um aumento repentino se um sensor falhar ou se ocorrer uma situação excepcional. Os dispositivos de proteção contra transbordamento oferecem a última linha de defesa, detectando aumentos rápidos no nível do metal fundido e emitindo um comando de parada antes que ocorra um grande transbordamento. Esses acidentes danificam os equipamentos e colocam os trabalhadores em risco. Ao interligar os dispositivos de proteção contra transbordamento com outros equipamentos, o sistema reage de forma integrada para proteger o processo.

Todos os dados em um só lugar

Sem uma interface única, cada estação poderia registrar dados separadamente, obrigando os operadores a comparar várias leituras. Um sistema integrado coleta sinais de sensores, atuadores e dispositivos de proteção contra transbordamento em um único local. A equipe pode monitorar diferentes áreas a partir de um único console. Se os registros mostrarem picos frequentes de queda em um determinado comprimento de vazão ou quedas no fluxo do forno, os engenheiros podem identificar a causa e corrigi-la. Essa abordagem baseada em dados promove a melhoria contínua, permitindo que a fábrica altere as taxas de enchimento ou ajuste as condições do forno conforme necessário.

Gränges: Um exemplo prático

A Gränges, uma empresa com sede na Suécia e fábricas no Tennessee, no Arizona e na Carolina do Norte, além de instalações na Suécia, na Polônia e na China, demonstra como a fundição por corrente contínua integrada pode transformar a produção. A empresa tem utilizado sensores a laser para monitorar os níveis de metal fundido, juntamente com atuadores para controlar o fluxo automaticamente. Em Finspång, a empresa observou uma redução nos ciclos de partida e parada, o que diminui os problemas de transbordamento ou enchimento insuficiente. Essa mudança também permitiu reduzir o desperdício, diminuir as suposições e aumentar a produtividade ao encurtar os ciclos de refundição.

“A questão da sustentabilidade passou de algo relativamente ignorado para uma alta prioridade. A conscientização está crescendo rapidamente e, ao mesmo tempo, à medida que percebemos que é essencial produzir de forma mais sustentável, nossos clientes concordam conosco. Agora, eles exigem que reduzamos nossa pegada de carbono e que nossos materiais atendam a um determinado padrão”, afirma Elin Lindfors, gerente de tecnologia de produção da planta de fundição da Gränges Finspång.

“Avaliamos continuamente a sustentabilidade com base em vários parâmetros: o bem-estar e a segurança de nossa equipe no local de trabalho; os aspectos ambientais, com foco na pegada de carbono e no consumo de energia; e a eficiência, com base na capacidade e na velocidade de produção. Muitos de nossos funcionários trabalham conosco há toda a vida, enquanto outros são recém-contratados. Trabalhamos intensamente para envolver toda a força de trabalho em práticas sustentáveis, fortalecer os laços com a comunidade e construir equipes sólidas.”

A Gränges considera essa automação um pilar fundamental das operações diárias. “A fundição automática é uma parte importante do nosso trabalho em segurança e sustentabilidade. Começamos a usar o Precimeter para isso por volta de 2006–2007. Para nós, é rotina deixar a fundição ocorrer automaticamente. Nossa configuração nos permite evitar a presença de funcionários em locais críticos em momentos críticos. Também aumentamos a eficiência da produção. Além disso, nunca foi um problema ensinar nossos sistemas com o Precimeter aos novos funcionários. É muito simples.”

Os resultados confirmam os benefícios decorrentes de uma melhor medição do fluxo e do controle em tempo real.
“A produtividade melhorou bastante desde que começamos a usar os lasers da Precimeter para medir nossos níveis e os atuadores para regular o fluxo. Temos menos falhas e rejeições, pois podemos repetir as fundições várias vezes. Também temos arranques mais estáveis para cada fundição.”

A Gränges também valoriza a estreita colaboração. “A colaboração com a Precimeter é totalmente positiva! É excelente ter um fornecedor próximo e aberto à cooperação estreita que mantemos. Podemos contar com atendimento no local; há tempos de resposta rápidos e um bom suporte, mas também um diálogo para desenvolver soluções que atendam às nossas necessidades. A Precimeter conhece muito bem o que queremos e compreende os riscos que podemos enfrentar, o que nos dá tranquilidade, sabendo que as propostas atendem às nossas necessidades”, conclui Elin.

Benefícios em quatro áreas principais

Uma linha de produção integrada pode agregar valor a cada etapa da operação de fundição. Ao interligar sensores, atuadores e dispositivos de proteção contra transbordamento em um único sistema conectado, as fundições podem elevar os padrões de segurança, limitar o impacto ambiental, aumentar os lucros e melhorar a eficiência. Essa sinergia em todo o processo de fundição resulta em uma operação mais confiável, capaz de atender às exigências atuais.

• Segurança
  Os operadores não precisam ficar próximos do metal fundido, e as proteções contra transbordamento reduzem o risco de grandes derramamentos. Isso diminui os riscos para a equipe e evita paradas na produção.
• Sustentabilidade
  O controle consistente ajuda a evitar o desperdício e reduz drasticamente os ciclos de refundição, diminuindo o consumo de energia e as emissões. Isso contribui para os esforços de redução do impacto ambiental da fundição.
• Rentabilidade
  Menos placas ou tarugos com defeito significam menos interrupções. Cronogramas de fundição previsíveis permitem que os gerentes mantenham os pedidos em dia e satisfaçam os clientes.
• Eficiência
  Os sistemas automatizados corrigem pequenos desvios imediatamente, permitindo que a equipe se dedique a melhorias ou à análise de dados, em vez de tarefas manuais. Os dados registrados podem contribuir para o desenvolvimento de melhores métodos de fundição ao longo do tempo.

Um caminho rumo à Indústria 4.0

Embora sensores, atuadores e proteções contra transbordamento mais robustos sejam essenciais, eles também abrem caminho para maiores capacidades da Indústria 4.0. Quando os componentes compartilham dados, tornam-se possíveis análises avançadas e automação parcial. As fábricas podem examinar registros para melhorar o início das fundições ou ajustar com precisão as taxas de fluxo para diferentes ligas, sem o habitual processo de tentativa e erro. Um fluxo constante de dados também permite que elas desenvolvam algoritmos para minimizar o desperdício, reduzir o consumo de energia e manter a qualidade previsível.

Um futuro mais promissor para a fundição de alumínio

Ao reunir sensores, atuadores, proteções contra transbordamento e monitoramento centralizado, a fundição DC torna-se mais segura, mais ecológica e mais lucrativa. A experiência da Gränges demonstra que esses métodos podem ser implementados em diversas instalações, cada uma com diferentes requisitos de rendimento e de produto. Um processo de fundição totalmente automatizado e integrado funciona de maneira mais suave, protege os funcionários contra riscos e fornece consistentemente tarugos ou placas que atendem a altos padrões. Por meio de melhorias contínuas baseadas em dados, as fundições de alumínio podem prosperar em um mercado que valoriza a responsabilidade ambiental e a excelência operacional.