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Por João Foresto, Engenheiro de Aplicação TOP Componentes
Eficiência em fornos de alumínio com atuadores de alta precisão
No artigo de hoje, apresentamos mais um caso de sucesso conquistado por meio da parceria entre a TOP Componentes e a BECK, referência em controle de processos industriais, destacando a otimização do consumo de gás em fornos de reciclagem de alumínio com o uso de Atuadores de Alta Precisão BECK.
A busca por eficiência energética e redução de custos é um dos principais desafios enfrentados pela indústria metalúrgica. Nesse contexto, o uso de atuadores de alta precisão torna-se um diferencial estratégico, especialmente em processos críticos como os fornos de reciclagem de alumínio, onde o controle térmico impacta diretamente a qualidade do produto e o consumo de combustível.
O Desafio: Controle Ineficiente e Custos Elevados
Uma das maiores empresas da América do Sul do setor de laminação e reciclagem de alumínio enfrentava dificuldades significativas no controle de seus fornos industriais.
Tratava-se de seis fornos de fusão e revérbero numa das maiores plantas. Com uma capacidade de processamento diário entre 2.600 e 2.800 toneladas de alumínio, os seis fornos de reciclagem eram responsáveis por derreter e preparar o metal para os processos subsequentes.
Cada forno tem a capacidade de processar em média 115 placas por dia, operando em um ciclo contínuo e de alta demanda.
O sistema usado anteriormente utilizava atuadores convencionais, que apresentavam limitações importantes em termos de precisão de posicionamento e resposta dinâmica.
Além disso, esta empresa tem o gás natural utilizado na queima dos fornos como o segundo maior custo variável, superado apenas pela própria matéria-prima (sucata de alumínio).
Diante deste cenário, qualquer otimização no consumo de gás tem um impacto direto e substancial na lucratividade da planta.
A equipe de engenharia identificou que o sistema de controle de combustão dos fornos representava um ponto crítico para a redução de custos operacionais.
De fato, os atuadores instalados anteriormente nas válvulas de ar e gás não ofereciam o nível de precisão e repetibilidade necessário para manter a relação ar/combustível ideal ao longo de todas as etapas do processo de fusão.
Como resultado, começaram a surgir impactos diretos na operação. A modulação imprecisa levava ao desperdício de gás, já que a queima ocorria de forma ineficiente, exigindo maior consumo para atingir e sustentar a temperatura desejada.
Além disso, havia instabilidade térmica, com variações que comprometiam a qualidade do metal e a uniformidade do produto final.
Outro efeito relevante era o aumento dos custos operacionais, uma vez que o consumo elevado de gás afetava diretamente a rentabilidade da planta, tornando-a mais sensível às oscilações no preço do insumo.
Diante desse cenário, o objetivo tornou-se claro: implementar uma solução capaz de proporcionar controle de modulação preciso, confiável e ágil, reduzindo o consumo de gás sem impactar negativamente a produtividade e a segurança do processo.
A Solução: instalação de atuadores de alta precisão BECK
Após uma análise técnica aprofundada feita pela equipe de manutenção, juntamente com os engenheiros da TOP Componentes, a solução adotada foi a modernização completa do sistema de acionamento das válvulas de controle dos seis fornos, por meio da instalação de atuadores elétricos da marca BECK.
Os atuadores BECK são desenvolvidos especificamente para aplicações de controle modulatório contínuo. Seu projeto evita operação em sobrecarga, enquanto sua eletrônica avançada permite um posicionamento extremamente preciso, sem overshoot (ultrapassagem do setpoint), assegurando que a posição da válvula corresponda exatamente ao sinal enviado pelo sistema de controle (CLP/SDCD).
A implementação envolveu a substituição dos atuadores existentes nos dampers de ar de todos os seis fornos da área de reciclagem.
Assim, essa atualização estratégica teve como objetivo garantir o controle otimizado, em tempo real, da relação estequiométrica entre ar e gás, elevando a eficiência do processo de combustão.
Resultados alcançados com a aplicação dos atuadores de alta precisão BECK
A instalação dos atuadores BECK trouxe resultados imediatos e mensuráveis, superando as expectativas da equipe de engenharia e gestão. Veja a seguir:
Economia financeira direta
O novo sistema com os atuadores de alta precisão trouxe uma redução significativa no consumo de gás. Com o controle mais eficiente da combustão, a empresa conseguiu eliminar desperdícios causados por variações desnecessárias no fornecimento de combustível.
Após estudos feitos internamente, constatou-se uma redução de até 20% no consumo de gás nos primeiros meses após a instalação. Esse número representa uma economia direta expressiva, especialmente considerando o alto custo energético envolvido no processo de fusão do alumínio.
Além disso, a melhoria na eficiência térmica permitiu reduzir o tempo de operação dos fornos para atingir as temperaturas ideais, gerando economia adicional de energia e aumentando a produtividade.
Outro ponto relevante foi a diminuição dos custos de manutenção. Com atuadores mais robustos e precisos, houve uma redução nas falhas operacionais e na necessidade de ajustes constantes, diminuindo gastos com peças e mão de obra técnica.
Além disso, o investimento realizado na aquisição e instalação dos novos atuadores foi recuperado em um curto período — retorno sobre o investimento (ROI) — impulsionado pela significativa redução no consumo de gás, consolidando o projeto como uma iniciativa de elevado retorno financeiro.
Melhorias operacionais
Além da economia financeira, os ganhos operacionais foram igualmente impactantes. O controle mais preciso proporcionado pelos atuadores BECK resultou em uma estabilidade térmica muito maior dentro dos fornos.
Essa estabilidade é essencial para garantir a qualidade do alumínio reciclado, evitando variações indesejadas na composição do material e reduzindo retrabalhos. Como consequência, a empresa conseguiu melhorar seus padrões de qualidade e reduzir perdas de produção.
Outro benefício foi a maior previsibilidade do processo. Com um sistema mais confiável, os operadores passaram a ter maior controle sobre as variáveis do processo, facilitando o planejamento da produção e a tomada de decisões.
A automação também foi aprimorada, permitindo integração mais eficiente com sistemas de monitoramento e controle remoto. Isso contribuiu para a adoção de práticas alinhadas à Indústria 4.0, como manutenção preditiva e análise de dados em tempo real.
Além disso, a queima mais eficiente do gás natural também contribuiu para a redução da emissão de gases de efeito estufa, alinhando a operação às metas de sustentabilidade da empresa.
Por fim, a segurança operacional também foi fortalecida. A redução de oscilações e falhas diminuiu o risco de incidentes relacionados ao controle inadequado da combustão, protegendo tanto os equipamentos quanto os colaboradores.
Conheça outro caso de sucesso com a instalação dos atuadores elétricos BECK
Observe o comparativo entre atuadores comuns e atuadores de alta precisão BECK
Critério | Atuadores comuns | Atuadores elétricos BECK |
Precisão de posicionamento | Baixa a moderada | Alta precisão (controle fino) |
Estabilidade operacional | Oscilações frequentes | Operação estável e consistente |
Consumo de energia/gás | Elevado devido a desperdícios | Otimizado e eficiente |
Tempo de resposta | Lento ou irregular | Rápido e altamente responsivo |
Manutenção | Frequente | Reduzida |
Vida útil | Menor | Alta durabilidade |
Integração com automação | Limitada | Totalmente compatível |
Custo operacional | Alto | Reduzido a médio prazo |
Confiabilidade | Moderada | Elevada |
Vale ainda acrescentar que os atuadores BECK possuem um corpo de alumínio fundido com compartimentos individuais para proteger os componentes contra umidade e sujeira, permitindo fácil acesso para instalação e calibração.
Além disso, a versatilidade de montagem dos atuadores BECK é outro importante diferencial, pois eles são configurados e lubrificados de modo a permitir que sejam montados em qualquer posição desejada.
Dessa forma, essa flexibilidade permite aos atuadores serem instalados em locais bastante difíceis.
Considerando todos esses aspectos, a aplicação de atuadores de alta precisão BECK na modernização dos sistemas de controle de combustão dos fornos, mostrou-se uma decisão estratégica de alto impacto para a operação.
A iniciativa não apenas eliminou o consumo excessivo de gás, como também promoveu ganhos relevantes em estabilidade operacional, qualidade do produto e desempenho ambiental.
No caso dos fornos de reciclagem de alumínio, essa tecnologia mostrou-se essencial para transformar um processo ineficiente em uma operação altamente controlada e rentável.
Portanto, empresas que investem em soluções como os atuadores BECK não apenas reduzem seus custos, mas também aumentam sua competitividade e sustentabilidade no longo prazo.
Este caso reforça que investir em tecnologias avançadas de controle é essencial para processos industriais intensivos em energia. Mais do que eficiência imediata, essa escolha proporciona ganhos sustentáveis, aumentando a competitividade e garantindo retornos financeiros consistentes no longo prazo.
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