A retromontagem dá às máquinas giratórias um novo fôlego

A Safilin, uma empresa que combina capital francês com expertise polaca, fabrica produtos à base de linho e cânhamo, incluindo fios usados nas indústrias de vestuário, mobiliário, têxteis técnicos, alimentos, automóvel e muitas outras indústrias. A empresa também produz rovings para materiais compostos, bem como cordéis e fios torcidos para uma variedade de aplicações. Na Polónia, a Safilin opera instalações de produção em Miłakowo e Szczytno. O último local abriga tanto uma fábrica de fiação húmida como uma planta de pentear. A instalação produz aproximadamente 2,000 toneladas de produtos acabados anualmente. Para a rotação húmida, utiliza máquinas PM88, normalmente referidas como PMs. Estas máquinas estão em funcionamento desde 1982, o que significa que estão a funcionar há mais de 40 anos. Como parte da sua estratégia industrial, a empresa decidiu explorar alternativas aos seus equipamentos existentes e alavancar a sua profunda experiência em processos para construir uma vantagem competitiva na produção de fios de linho. Procurando aproveitar ao máximo os seus ativos existentes, a equipa de gestão lançou um programa de retrofit destinado a dar uma segunda vida à máquina PM enquanto a renomeava PZ-KA. A decisão de modernizar as máquinas antigas permitiu a automatização dos processos e a visualização em tempo real dos parâmetros de produção, resultando numa melhor eficiência operacional e economias significativas de custos. Um fator chave de sucesso foi a criação de uma equipa de projeto abrangente, reunindo especialistas da Safilin de várias disciplinas que contribuíram ativamente para a iniciativa.

O processo de fiação do linho envolve a elaboração e torção simultânea de um percurso tratado quimicamente, ou seja, uma lasca de linho pré-processada e ligeiramente torcida de uma densidade linear especificada.

”Nas instalações de Szczytno, a rotação é realizada usando o método de centrifugação úmida. Uma bobina móvel é colocada no quadro giratório, onde começa o processo de 'preparação giratória'. Isto envolve passar o percurso através de um banho de água mantido a 18—22°C e depois através de uma série de guias que lhe permitem descontrair 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 concebido para transmitir potência de acionamento através de um sistema de engrenagens, correntes e correias. Na verdade, todo o mecanismo, composto por aproximadamente 50 componentes, principalmente engrenagens retos, era acionado por um único motor elétrico.

”Esta solução dificultou a alteração dos parâmetros da máquina, uma vez que exigia intervenção manual, incluindo a substituição de engrenagens para alterar as relações de transmissão. Além disso, tinham de ser utilizados componentes de ajuste mecânico, tais como um mecanismo de catraca para controlar o movimento cíclico. Isso exigiu ajustes precisos de configuração e prolongou o tempo necessário para adaptar a máquina a uma nova gama de produtos,”
recorda Aneta Siemak, Supervisora do Departamento de Spinning.

Os trabalhos no projeto de retrofit começaram em maio de 2023 e continuaram 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 comboio de engrenagens, que foi substituído por sistemas servo-acionados. Os conjuntos de rolamentos e eixos de transmissão também foram modificados para operar nas novas condições. Estas alterações permitiram um ajuste preciso dos parâmetros de funcionamento da máquina, melhorando significativamente o desempenho geral.

”Graças aos servomotores, já não há necessidade de intervenção manual no sistema de acionamento, eliminando a necessidade de substituir as engrenagens. Os parâmetros da máquina são agora ajustados através do controlador PLC. Além disso, temos visibilidade total de todos os parâmetros dentro de cada secção de trabalho da máquina, permitindo uma reconfiguração rápida e fácil das definições e otimização do processo de produção,” diz Maciej Rusinek, Engenheiro Chefe de Energia da Safilin.

”Otimizámos a durabilidade dos principais componentes da transmissão de energia, tais como rolamentos, eixos e outros conjuntos, o que melhorou significativamente a fiabilidade de todo o sistema,” acrescenta Kamil Baran, Engenheiro Mecânico da Safilin.

A redução no número de componentes mecânicos também facilitou a manutenção, proporcionando um melhor acesso às peças críticas, reduzindo significativamente o tempo de inatividade. No seu conjunto, estas melhorias contribuíram para uma maior eficiência da máquina e uma maior fiabilidade operacional.

Gabinete de Controlo Elétrico Antes da Modernização.

Graças ao retrofit, a segurança do funcionamento da máquina também foi significativamente melhorada. O PZ-KA está agora equipado com um novo sistema de segurança concebido de acordo com os requisitos identificados através do processo de avaliação de risco. Entre outras características, a máquina foi equipada com botões padrão de paragem de emergência tipo cogumelo.

”O sistema de segurança é supervisionado por um relé de segurança programável da família SIRIUS 3SK2. Para além da função básica de paragem de emergência, também foi implementada uma função de pedido de desbloqueio, permitindo que a máquina seja levada a uma paragem segura,” diz Ewelina Radomska, Especialista em Saúde, Segurança e Ambiente.

A automação é controlada pelo CPU Siemens integrada no SIMATIC S7-1500 controller, que coordena o funcionamento dos servo-drives e outros componentes da máquina. Entre as suas funções estão a sincronização de velocidades e processos de acionamento, bem como o controlo de válvulas solenóides e sistemas de ventilação. O painel do operador TP1200 Comfort HMI, por sua vez, gere as funções básicas da máquina. Permite o diagnóstico de componentes do sistema, incluindo as unidades, e fornece controlo e monitorização 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 de máquinas incluiu uma vasta gama de atividades relacionadas com a integração tecnológica e a implementação de novas soluções de TI. O objetivo principal desta parte do projeto era criar um sistema capaz de recolher digitalmente dados de produção, processá-los e analisá-los para otimizar os processos de fabrico.

”Os dados recolhidos permitem recriar uma imagem completa do funcionamento da máquina, permitindo-nos identificar possíveis problemas, planear ações corretivas e melhorar a eficiência operacional. São registados mais de 120 parâmetros da máquina, os mais importantes dos quais incluem velocidade do fuso, oscilação do anel do trilho, taxa de alimentação e taxa de entrega,” diz Jan Słowiński.

”Como parte do projeto, os servidores de aplicações foram configurados para recolher dados de produção em tempo real. A transmissão de dados é simplificada pelo ambiente de orquestração de processos Node-RED, que permite a automatização dos fluxos de dados entre diferentes sistemas. Combinado com o utilitário de agendamento cron, dá-nos total flexibilidade na definição de quando e como a informação é transmitida. Todos os dados da máquina recolhidos são armazenados numa base de dados SQL,” explica Maciej Chudziński, Engenheiro de Software da Safilin.

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

Os resultados alcançados através da modernização do PM88 foram tão bem sucedidos que a fábrica está a planear modernizar máquinas adicionais. De acordo com os pressupostos do projeto, o retorno do investimento deverá ser alcançado em pouco mais de um ano. Outros benefícios incluem o aumento da segurança operacional e uma melhoria significativa nas condições de trabalho, graças a uma redução dos níveis de ruído de 94 dB para 89,5 dB. A qualidade do produto acabado também melhorou, particularmente em termos de resistência e uniformidade do fio. Devido às soluções informáticas implementadas, os indicadores de qualidade dos fios são agora monitorizados continuamente no Power BI.

Os benefícios financeiros decorrem principalmente de menores custos de produção de fios, alcançados através 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.