A modernização dá uma nova vida às máquinas giratórias

A Safilin, uma empresa que combina capital francês com experiência polonesa, fabrica produtos à base de linho e cânhamo, incluindo fios usados nas indústrias de vestuário, móveis, têxteis técnicos, alimentícia, automotiva e muitas outras. A empresa também produz mechas para materiais compósitos, bem como cordéis e fios torcidos para uma variedade de aplicações. Na Polônia, a Safilin opera instalações de produção em Miłakowo e Szczytno. O último local abriga um moinho de fiação úmida e uma planta de pentear. A instalação produz aproximadamente 2.000 toneladas de produtos acabados anualmente. Para centrifugação úmida, ele usa máquinas PM88, comumente chamadas de PMs. Essas máquinas estão em operação desde 1982, o que significa que funcionam há mais de 40 anos. Como parte de sua estratégia industrial, a empresa decidiu explorar alternativas aos equipamentos existentes e aproveitar sua profunda experiência em processos para criar uma vantagem competitiva na produção de fios de linho. Buscando aproveitar ao máximo seus ativos existentes, a equipe de gerenciamento lançou um programa de modernização com o objetivo de dar uma segunda vida à máquina PM e, ao mesmo tempo, renomeá-la como PZ-KA. A decisão de modernizar as máquinas antigas permitiu a automação dos processos e a visualização em tempo real dos parâmetros de produção, resultando em maior eficiência operacional e significativa economia de custos. Um fator chave de sucesso foi a criação de uma equipe de projeto abrangente, reunindo especialistas da Safilin de várias disciplinas que contribuíram ativamente para a iniciativa.

O processo de fiação do linho envolve desenhar e torcer simultaneamente uma mecha tratada quimicamente, ou seja, uma lasca de linho pré-processada e levemente torcida de uma densidade linear especificada.

”Nas instalações de Szczytno, a centrifugação é realizada usando o método de centrifugação úmida. Uma bobina itinerante é colocada na estrutura giratória, onde começa o processo de “preparação giratória”. Isso envolve passar o rover por um banho de água mantido a 18—22° C e depois por uma série de guias que permitem que ele relaxe gradualmente e de forma controlada,”
explica Aleksandra Kaszubowska, engenheira de processos da Safilin.

A máquina PM88 consistia em três componentes principais: um gabinete elétrico, um gabinete mecânico e um módulo de trabalho. O gabinete mecânico foi projetado para transmitir potência de acionamento por meio de um sistema de engrenagens, correntes e correias. Na verdade, todo o mecanismo, composto por aproximadamente 50 componentes, principalmente engrenagens retas, era acionado por um único motor elétrico.

”Essa solução dificultou a alteração dos parâmetros da máquina, pois exigia intervenção manual, incluindo a substituição de engrenagens para alterar as taxas de transmissão. Além disso, componentes de ajuste mecânico tiveram que ser usados, como um mecanismo de catraca para controlar o movimento cíclico. Isso exigiu ajustes de configuração precisos e prolongou o tempo necessário para adaptar a máquina a uma nova linha de produtos,”
lembra Aneta Siemak, supervisora do departamento de fiação.

O trabalho no projeto de modernização começou em maio de 2023 e continuou até julho de 2024. Todo o gabinete mecânico foi redesenhado e adaptado para a instalação de servomotores. Durante a modernização, vários componentes foram substituídos, incluindo o trem de engrenagens, que foi substituído por sistemas servo-acionados. Conjuntos de rolamentos e eixos de acionamento também foram modificados para operar sob as novas condições. Essas mudanças permitiram o ajuste preciso dos parâmetros operacionais da máquina, melhorando significativamente o desempenho geral.

”Graças aos servomotores, não há mais necessidade de intervenção manual no sistema de acionamento, eliminando a necessidade de substituir as engrenagens. Os parâmetros da máquina agora são ajustados através do controlador PLC. Além disso, temos visibilidade total de todos os parâmetros em cada seção de trabalho da máquina, permitindo uma reconfiguração rápida e fácil das configurações e a otimização do processo de produção,” diz Maciej Rusinek, engenheiro-chefe de energia da Safilin.

”Otimizamos a durabilidade dos principais componentes da transmissão de energia, como rolamentos, eixos e outros conjuntos, o que melhorou significativamente a confiabilidade de todo o sistema,” acrescenta Kamil Baran, engenheiro mecânico da Safilin.

A redução no número de componentes mecânicos também facilitou a manutenção, fornecendo melhor acesso às peças críticas, reduzindo significativamente o tempo de inatividade. Ao todo, essas melhorias contribuíram para uma maior eficiência da máquina e maior confiabilidade operacional.

Gabinete de controle elétrico antes da modernização.

Graças à modernização, a segurança da operação da máquina também foi significativamente aprimorada. O PZ-KA agora está equipado com um novo sistema de segurança projetado de acordo com os requisitos identificados por meio do processo de avaliação de risco. Entre outras características, a máquina foi equipada com botões de parada de emergência padrão do tipo cogumelo.

”O sistema de segurança é supervisionado por um relé de segurança programável da família SIRIUS 3SK2. Além da função básica de parada de emergência, uma função de solicitação de desbloqueio também foi implementada, permitindo que a máquina seja parada com segurança,” diz Ewelina Radomska, especialista em saúde, segurança e meio ambiente.

A automação é controlada pelo CPU Siemens integrada ao controlador SIMATIC S7-1500, que coordena a operação dos servoacionamentos e outros componentes da máquina. Entre suas funções estão a sincronização de velocidades e processos de acionamento, bem como o controle de válvulas solenóides e sistemas de ventilação. O painel do operador TP1200 Comfort HMI, por sua vez, gerencia as funções básicas da máquina. Ele permite o diagnóstico dos componentes do sistema, incluindo os drives, e fornece controle e monitoramento dos parâmetros do processo. O painel também visualiza os principais dados operacionais, como o nível de enchimento da bobina na qual o fio é enrolado.

O projeto de modernização da máquina incluiu uma ampla gama de atividades relacionadas à integração tecnológica e à implementação de novas soluções de TI. O objetivo principal dessa parte do projeto era criar um sistema capaz de coletar digitalmente dados de produção, processá-los e analisá-los para otimizar os processos de fabricação.

”Os dados coletados permitem recriar uma imagem completa da operação da máquina, permitindo identificar possíveis problemas, planejar ações corretivas e melhorar a eficiência operacional. Mais de 120 parâmetros da máquina são registrados, os mais importantes dos quais incluem velocidade do fuso, oscilação do trilho do anel, taxa de alimentação e taxa de entrega,” diz Jan Słowiński.

”Como parte do projeto, os servidores de aplicativos foram configurados para coletar dados de produção ao vivo. A transmissão de dados é simplificada pelo ambiente de orquestração de processos Node-RED, que permite a automação dos fluxos de dados entre diferentes sistemas. Combinado com o utilitário de agendamento cron, ele nos dá total flexibilidade na definição de quando e como as informações são transmitidas. Todos os dados da máquina coletados são armazenados em um banco de dados SQL,” explica Maciej Chudziński, engenheiro de software da Safilin.

A etapa final da implementação de TI foi o desenvolvimento de um sistema de visualização de dados no Power BI. Essa plataforma permite a criação de relatórios interativos e painéis analíticos que fornecem aos usuários informações claras e dinâmicas sobre o desempenho da produção. Essas visualizações apoiam a identificação de problemas e facilitam a tomada de decisões baseada em dados.

Os resultados alcançados com a modernização do PM88 foram tão bem-sucedidos que a fábrica planeja modernizar máquinas adicionais. De acordo com as premissas do projeto, espera-se que o retorno do investimento seja alcançado em pouco mais de um ano. Outros benefícios incluem maior segurança operacional e uma melhoria significativa nas condições de trabalho, graças à redução nos níveis de ruído de 94 dB para 89,5 dB. A qualidade do produto acabado também melhorou, principalmente em termos de resistência e uniformidade do fio. Devido às soluções de TI implementadas, os indicadores de qualidade do fio agora são monitorados continuamente no Power BI.

Os benefícios financeiros decorrem principalmente dos menores custos de produção de fios, alcançados por meio de um aumento de aproximadamente 19% na produtividade da máquina. Em termos absolutos, a produção média subiu de 176 kg por dia para 209,5 kg por dia.