Retrofits de Fornos: uma História de Antes e Depois

from IH + FORGE jun 2022

Cementação - Perguntas e Respostas com o Doutor em Tratamento Térmico (Parte II

Figura 1. Projeto de Forno em Retrofit

Fig. 1. Forno de trabalho contínuo para tratamento térmico de molas a uma temperatura de trabalho de até 500 ° C

Patrick Laskey – Onex Inc.; Erie, Pennsylvania. EUA

Àmedida que os negócios pós-pandemia voltam ao normal, talvez seja hora de atualizar os equipamentos do seu forno, possivelmente por meio de um retrofit. Existem provavelmente duas áreas de falha em um forno industrial: o sistema refratário isolante ou o sistema de combustão e controles. Este artigo inclui dois breves estudos de caso: uma revisão geral do sistema de controles e combustão e um retrofit completo do forno. Essas práticas oferecem a você a oportunidade de se atualizar sobre as melhores práticas do setor e maximizar o retorno do seu investimento em equipamentos.

A indústria de forjamento e tratamento térmico está passando por uma transformação. A tecnologia está avançando, os equipamentos estão envelhecendo e as regras e regulamentos centrados na segurança operacional estão na vanguarda das mentes dos clientes. Mais do que nunca, a operação segura e eficiente de seu forno industrial é crucial para atender às necessidades exclusivas e exigentes de seus clientes. No final do dia, seu forno é um componente chave para obter os produtos acabados.

Os fabricantes têm opções para melhorar a eficiência operacional da planta e maximizar o tempo de atividade do equipamento. Uma opção é um retrofit do forno que permite que você faça uma “remodelação” usando a estrutura do forno existente enquanto atualiza os componentes críticos de segurança. Essas atualizações estendem a vida útil do

Figura 2. Construção em andamento do painel de controle

Figura 3. Painel de controle e HMI (interface homem-máquina) instalados

equipamento instalando novos controles para especificações de conformidade regulatória. Outra opção é instalar novos equipamentos quando for necessária capacidade adicional ou quando seu equipamento atual não for adequado para uma nova linha de produtos.

Hora de Explorar um Retrofit

Comece o processo de retrofit do forno entendendo a operação atual do sistema e conhecendo os objetivos de longo prazo do negócio. Em seguida, prepare e siga um plano para garantir que seu investimento seja maximizado, garantindo que o ativo esteja operando conforme previsto para suas necessidades de produção futuras.

Saber quando atualizar um forno industrial geralmente é uma combinação de alguns fatores, como demanda prevista de mercado, requisitos regulatórios e de segurança, ocorrências inesperadas de tempo de inatividade e, como sempre, disponibilidade de capital. Vamos dar uma olhada em cada decisão para entender melhor por que você pode precisar atualizar o equipamento.

Demanda de Mercado

No momento, todo o setor está no meio de uma catástrofe na cadeia de suprimentos enquanto nos recuperamos da pandemia mundial de coronavírus. Enquanto os negócios estão voltando ao normal, você pode estar enfrentando falta de estoque devido aos princípios de estoque just-in-time em vigor antes da pandemia. Se o estoque não for um problema, talvez sejam problemas de logística entre um cargueiro preso no Canal de Suez ou caminhões insuficientes na estrada para entregar as mercadorias necessárias.

Espera-se que a demanda doméstica de manufatura continue a aumentar, o que é uma boa notícia para as empresas de manufatura que desejam fazer investimentos de capital. Para garantir o máximo tempo de atividade de produção, você pode ter que decidir tirar temporariamente o equipamento de serviço para fazer as atualizações necessárias. Como um líder de negócios pergunta: “Seu equipamento está operando em condições ideais para atender à crescente demanda de sua base de clientes?”

Requisitos de Segurança, Regulamentares ou de Rastreabilidade

A segurança é o componente mais importante na manutenção de uma operação saudável e em conformidade. As maiores áreas de preocupação e oportunidades para melhorias de segurança em um forno industrial são seu sistema de combustão e seus controles. Segurança contra chamas, válvulas piloto, válvulas de fechamento em funcionamento, interruptores de limite e um sistema de controle bem ajustado são apenas alguns componentes necessários para atender à conformidade da Lei Nacional de Proteção contra Incêndios (NFPA National Fire Protection Act) 86.

A outra instância que surge frequentemente é uma mudança em um produto ou um novo cliente que pode exigir rastreabilidade e gravação dos registros do forno durante

Figura 4. Novo sistema de combustão

cada ciclo do forno. Essa rastreabilidade geralmente faz com que os usuários finais invistam em novos sistemas (como um registrador de dados integrado aos controles) para lidar com a oportunidade recebida.

Tempo de Inatividade do Sistema de Forno

O tempo de inatividade da produção é frustrante para todas as partes envolvidas. Uma prática recomendada é manter um registro das falhas e entender por que elas ocorreram para que você tenha uma ideia de quando a atualização precisará acontecer. Quando uma falha ocorre pela primeira vez, é importante realizar uma análise da causa raiz da falha usando fotos e entrevistas com o pessoal para detalhar o que aconteceu. Essas informações serão usadas para comunicação com a equipe interna e seus parceiros externos.

Existem provavelmente duas áreas de falha em um forno industrial: o sistema refratário isolante ou o sistema de combustão e controles. Uma falha refratária geralmente pode ser vista e pode parecer um teto desmoronado, ataque químico, desgaste abrasivo ou uma quebra devido a impacto. Uma falha no sistema de combustão ou nos controles pode não ser tão óbvia. O culpado pode ser um queimador entupido, uma falha de válvula, um soprador sujo ou uma falha na programação do controle. Reúna uma equipe de especialistas para identificar a causa raiz da falha e trabalhe para colocar o equipamento novamente on-line o mais rápido possível. Seus clientes esperam um produto de qualidade – sempre no prazo – então seu equipamento precisa operar com desempenho máximo.

Retrofits Impulsionados por Novos Requisitos

A fabricação doméstica está esquentando, e as demandas de futuros negócios – juntamente com equipamentos antigos e desatualizados – podem exigir que você revise as capacidades de seus equipamentos e faça as alterações apropriadas. Vamos rever dois estudos de caso que concluímos recentemente. A primeira é uma revisão geral dos controles e do sistema de combustão para garantir a conformidade regulatória e atender às necessidades de rastreabilidade do cliente. O segundo é um retrofit completo do forno, incluindo refratário, combustão e controles para processar produtos que exigem maior uniformidade de temperatura.

Estudo de Caso 1: Controles e Revisão do Sistema de Combustão

Nosso primeiro estudo de caso é sobre um cliente que tinha um sistema de controle antigo baseado em uma versão do Windows que não era mais compatível. Juntamente com

os controles de envelhecimento, as peças de combustão no forno tornaram-se obsoletas e o estoque crítico de peças sobressalentes do cliente estava quase esgotado.

Os requisitos do cliente para os novos controles e sistema de combustão eram que os queimadores do forno existentes fossem usados, não alterando assim a zona de operação do forno. Cada forno deveria utilizar a mesma lógica e sequência para partida, rampa de temperatura, tempo de imersão e resfriamento.

Para atender a esses requisitos, a Onex atualizou os principais componentes de combustão, como filtros, interruptores e válvulas para deixar cada forno em conformidade com a NFPA 86. O sistema de controle também foi atualizado e integrado para atender às necessidades do cliente.

Com mais de 30 queimadores no sistema, o projeto e a engenharia exigiram muitas iterações entre o pessoal da fábrica e a Onex para serem concluídos. Como esses fornos funcionam diariamente, era necessária uma estreita colaboração entre a equipe de instalação e a manutenção e produção da planta. O projeto durou mais de seis meses. Ao final, os requisitos do cliente foram atendidos e estão operando novos produtos em fornos retrofitados.

Conclusão

Sistemas únicos exigem experiência. Não há dois sistemas de fornos iguais. As operações podem ser as mesmas, mas diferenças sutis entre materiais de produtos, zonas de trabalho, tempos de imersão, requisitos de uniformidade, sistemas operacionais e preferências do cliente levam a uma solução de engenharia exclusiva. Se projetado adequadamente, um forno pode durar anos e fornecer o máximo de tempo de atividade disponível para atender às demandas de sua crescente base de clientes. Trabalhar com um parceiro confiável que “viu uma coisa ou duas” dá a você a oportunidade de se manter atualizado sobre as melhores práticas do setor, além de maximizar o retorno do seu investimento.

PARA MAIS INFORMAÇÕES: Patrick Laskey é Gerente de Desenvolvimento de Negócios da Onex Inc. Ele pode ser contatado em patrick.laskey@onexinc.com ou +1 814-440-1494. Para obter informações adicionais, visite https://onexinc.com. Todas as imagens são cortesia de Onex Inc.

Estudo de Caso 2: Revisão Refratária e do Sistema de Combustão

O segundo estudo de caso foi desencadeado pela exigência de um cliente de maior uniformidade de temperatura em uma temperatura operacional mais ampla de baixo e alto nível. O objetivo era inspecionar com precisão o forno até uma temperatura de ponto de ajuste baixa de 180°C com uma classificação de uniformidade de ±5°C entre 180°C e 700°C. Este requisito resultou em um retrofit de forno com um sistema de queimador completamente novo, controles e um projeto refratário projetado para suportar tolerâncias de temperatura mais apertadas – todos trabalhando em paralelo para atingir a meta.

A Onex instalou 32 queimadores com quatro zonas de controle para completar o projeto e atender aos requisitos do cliente. Além disso, o carro do forno teve que ser redesenhado para garantir uma vedação estanque. Todos os componentes do forno tiveram que ser configurados para trabalhar em conjunto para atender aos novos requisitos operacionais, permitindo a produção de novos produtos.