A fabricação bem-sucedida e eficiente de tubos ou tubulações requer a otimização de 10.000 detalhes, incluindo a manutenção do equipamento.Dada a miríade de peças móveis em cada tipo de fábrica e cada peça de equipamento periférico, aderir ao cronograma de manutenção preventiva recomendado pelo fabricante não é uma tarefa fácil.Foto: T & H Lemont Inc.
Nota do editor: Esta é a primeira parte de uma série de duas partes sobre como otimizar as operações de usinagem de tubos ou tubulações. Leia a segunda parte.
A fabricação de produtos tubulares pode ser trabalhosa, mesmo nas melhores circunstâncias. As fábricas são complexas, exigem muita manutenção regular e, dependendo do que produzem, a concorrência é acirrada.
Atualmente, não há um cenário ideal para o setor. Os materiais são caros e as entregas parciais não são incomuns. Agora, mais do que nunca, os produtores de tubos precisam maximizar o tempo de atividade e reduzir o refugo, e receber entregas parciais significa reduzir o tempo de atividade. Tiragens mais curtas significam trocas mais frequentes, o que não é um uso eficiente de tempo ou mão de obra.
“O tempo de produção é um prêmio no momento”, disse Mark Prasek, gerente de vendas de tubos norte-americanos da EFD Induction.
Conversas com especialistas do setor sobre dicas e estratégias para aproveitar ao máximo sua planta revelaram alguns temas recorrentes:
Operar uma planta com eficiência máxima significa otimizar dezenas de fatores, muitos dos quais interagem com outros, então otimizar as operações da planta não é necessariamente fácil. A palavra sagrada do ex-colunista do The Tube & Pipe Journal, Bud Graham, oferece alguma perspectiva: “Uma fábrica de tubos é um porta-ferramentas.”Lembrar desta citação ajuda a manter as coisas simples. Compreender o que cada ferramenta faz, como funciona e como cada ferramenta interage com outras ferramentas é cerca de um terço da batalha. Manter tudo mantido e alinhado é outro terço. O terço final envolve programas de treinamento de operadores, estratégias de solução de problemas e procedimentos operacionais específicos exclusivos para cada tubo ou produtor de tubos.
A principal consideração para operar um moinho com eficiência é independente do moinho. é a matéria-prima. Obter o máximo de produção do moinho significa obter o máximo de produção de cada bobina alimentada ao moinho. Tudo começa com uma decisão de compra.
comprimento da bobina. Nelson Abbey, diretor da Fives Bronx Inc. Abbey Products, disse: “As fábricas de tubos prosperam quando as bobinas são as mais longas.Usinar bobinas mais curtas significa usinar mais pontas de bobina.Cada extremidade da bobina requer uma solda de topo Cada solda de topo produz sucata.
A dificuldade aqui é que as bobinas mais longas possíveis podem ser vendidas com um prêmio. Bobinas mais curtas podem estar disponíveis a preços melhores. Agentes de compra podem querer economizar algum dinheiro, mas isso é inconsistente com o ponto de vista do pessoal da fábrica.
Outra consideração, disse Abbey, é a capacidade do desbobinador e quaisquer outras restrições na extremidade de entrada da usina.
O cortador também é um fator, seja o corte feito internamente ou terceirizado. Os cortadores têm o maior peso e diâmetro que podem manusear, portanto, obter a melhor combinação entre bobinas e cortadores é fundamental para maximizar o rendimento.
Resumidamente, é uma interação entre quatro fatores: o tamanho e o peso da bobina, a largura necessária da talhadeira, a capacidade da talhadeira e a capacidade do equipamento de entrada.
Largura e condição da bobina. No chão de fábrica, nem é preciso dizer que as bobinas precisam ter a largura e a bitola corretas para fazer um produto, mas erros acontecem de tempos em tempos. Os operadores de laminadores geralmente podem compensar larguras de tiras que são um pouco pequenas ou grandes demais, mas isso é apenas uma questão de grau. Atenção cuidadosa à largura dos muls de fenda é fundamental.
A condição da borda da tira também é a questão mais importante.A apresentação consistente da borda, sem rebarbas ou quaisquer outras inconsistências, é fundamental para manter soldas consistentes ao longo do comprimento da tira, diz Michael Strand, presidente da T&H Lemont.O enrolamento inicial, o corte e o rebobinamento também entram em jogo.As bobinas que não foram manuseadas com cuidado podem dobrar, o que é problemático.O processo de conformação desenvolvido pelos engenheiros da matriz de rolos começa com tiras planas em vez de tiras curvas.
Notas sobre ferramentas. "Um bom projeto de molde maximiza o rendimento", disse Stan Green, gerente geral da SST Forming Roll Inc.
"O raio da superfície do rolo muda constantemente, então a velocidade de rotação da ferramenta muda em toda a superfície da ferramenta", disse ele.É claro que o tubo passa pela fresadora em apenas uma velocidade.Portanto, o design afeta o rendimento.Um design ruim desperdiça material quando a ferramenta é nova e só piora quando a ferramenta se desgasta, acrescentou.
Para empresas que não seguem a rota de treinamento e manutenção, o desenvolvimento de uma estratégia para otimizar a eficiência da planta começa com o básico.
“Independentemente do estilo da fábrica e dos produtos que produz, todas as fábricas têm duas coisas em comum: os operadores e os procedimentos operacionais”, disse Abbey.Administrar uma fábrica da forma mais consistente possível é uma questão de fornecer treinamento padronizado e seguir procedimentos escritos, disse ele.Inconsistências no treinamento podem levar a diferenças na configuração e na solução de problemas.
Para obter o máximo de uma fábrica, de operador para operador, de turno para turno, cada operador deve usar procedimentos consistentes de configuração e solução de problemas. Quaisquer diferenças de procedimento geralmente são uma questão de mal-entendidos, maus hábitos, atalhos e soluções alternativas. Isso sempre dificulta a operação eficiente da fábrica. Esses problemas podem ser internos ou introduzidos quando operadores treinados são contratados de concorrentes, mas a fonte não faz diferença. Consistência é fundamental, incluindo operadores que trazem experiência.
“Leva anos para treinar um operador de fábrica de tubos, e você realmente não pode confiar em um plano único para todos”, disse Strand. “Toda empresa precisa de um programa de treinamento que se adapte à sua fábrica e às suas próprias operações.”
"As três chaves para operações eficientes são a manutenção da máquina, a manutenção dos consumíveis e a calibração", disse Dan Ventura, presidente da Ventura & Associates.
Strand concorda. “Usar um programa de inspeção de manutenção preventiva é onde tudo começa”, disse ele. “Ele oferece a melhor oportunidade de administrar uma fábrica de forma lucrativa.Se um produtor de tubos responde apenas a emergências, está fora de controle.Está à mercê da próxima crise.”
“Cada equipamento da fábrica tem que estar alinhado”, disse Ventura. “Caso contrário, a fábrica lutará contra si mesma.”
“Em muitos casos, quando os rolos excedem sua vida útil, eles endurecem e eventualmente racham”, disse Ventura.
“Se os rolos não forem mantidos em boas condições com manutenção regular, eles precisam de manutenção de emergência”, diz Ventura.
Investir em ferramentas de backup pode ajudar a evitar emergências, observou Strand. Se a ferramenta for usada com frequência para operação de longo prazo, serão necessárias mais peças sobressalentes do que a ferramenta usada com pouca frequência para operação de curto prazo.
"A manutenção regular é boa para o equipamento, e o alinhamento adequado é bom para os produtos que fabrica", disse ele. Se isso for ignorado, os funcionários da fábrica gastam cada vez mais tempo tentando compensar.
Ventura equipara a manutenção da fábrica e dos consumíveis à manutenção do carro. Ninguém vai dirigir um carro por dezenas de milhares de quilômetros entre as trocas de óleo com os pneus vazios. Isso levará a soluções caras ou destruição, mesmo para fábricas mal mantidas.
A inspeção regular da ferramenta após cada execução também é necessária, disse ele.As ferramentas de inspeção podem revelar problemas como rachaduras finas.Esse dano é descoberto assim que a ferramenta é removida da fresadora, e não imediatamente antes de a ferramenta ser instalada para a próxima execução, dando mais tempo para fabricar uma ferramenta de substituição.
“Algumas empresas estão trabalhando com fechamentos programados”, disse Green. Ele sabia que seria difícil cumprir um fechamento programado nessa situação, mas destacou que era muito perigoso.
“Se algo quebrar na fábrica e você precisar solicitar uma substituição, o que fará para que seja entregue?”ele perguntou. Claro, o frete aéreo é sempre uma opção, mas pode aumentar o custo do frete.
A manutenção de laminadores e cilindros não é apenas seguir um cronograma de manutenção, mas coordenar o cronograma de manutenção com o cronograma de produção.
Em todas as três áreas - operações, solução de problemas e manutenção, amplitude e profundidade da experiência são importantes.Warren Wheatman, vice-presidente da unidade de negócios de matrizes da T&H Lemont, disse que as empresas que têm apenas uma ou duas fábricas para produzir seus próprios tubos geralmente têm menos pessoas dedicadas à manutenção de fábricas e matrizes.Embora a equipe de manutenção seja experiente, os pequenos departamentos têm menos experiência do que os departamentos de manutenção maiores, colocando a equipe menor em desvantagem.Se a empresa não tiver um departamento de engenharia, o departamento de manutenção deve fazer a solução de problemas e os reparos em si.
Strand acrescentou que o treinamento para os departamentos de operações e manutenção é agora mais importante do que nunca. A onda de aposentadorias associada aos baby boomers envelhecidos significa que o conhecimento tribal que uma vez abalou as empresas está secando. Embora muitos produtores de tubos ainda possam contar com consultoria e aconselhamento de fornecedores de equipamentos, mesmo esse conhecimento não é tão abundante quanto antes e está diminuindo.
O processo de soldagem é tão importante quanto qualquer outro processo que ocorre na fabricação de um tubo ou tubo, e o papel de uma máquina de solda não pode ser superestimado.
Soldagem por indução. “Hoje, cerca de dois terços de nossos pedidos são para retrofits”, disse Prasek. “Eles geralmente substituem soldadores velhos e problemáticos.A taxa de transferência é o principal driver no momento.”
Ele disse que muitos ficaram atrás de oito gols porque a matéria-prima chegou atrasada. "Normalmente, quando o material finalmente sai, o soldador cai", disse ele.
O desafio para os produtores de tubos que ainda os usam é como eles envelhecem. Eles não falham catastroficamente, mas se degradam lentamente. Uma solução é usar menos calor de soldagem e operar a fábrica em uma velocidade mais lenta para compensar, o que pode facilmente evitar o desembolso de capital para investir em uma nova máquina. Isso cria uma falsa sensação de que está tudo bem.
Investir em uma nova fonte de energia de soldagem por indução pode reduzir significativamente o uso de eletricidade da planta, disse Prasek. Alguns estados - especialmente aqueles com grandes populações e redes estressadas - oferecem abatimentos fiscais generosos na compra de equipamentos com eficiência energética. Uma segunda motivação para investir em novos produtos é o potencial para novas possibilidades de produção, acrescentou.
“Normalmente, uma nova unidade de soldagem é muito mais eficiente do que uma antiga e pode economizar milhares de dólares ao fornecer mais capacidade de soldagem sem atualizar o serviço elétrico”, disse Prasek.
O alinhamento da bobina de indução e do resistor também é importante. John Holderman, gerente geral da EHE consumíveis, diz que uma bobina de indução corretamente selecionada e instalada tem uma posição ideal em relação ao rolo de soldagem e precisa manter uma folga adequada e consistente ao redor do tubo. Se ajustada incorretamente, a bobina falhará prematuramente.
O trabalho do bloqueador é simples – ele bloqueia o fluxo de corrente elétrica, direcionando-a para a borda da tira – e, como tudo na fresadora, o posicionamento é crítico, diz ele.A localização correta é no ápice da solda, mas essa não é a única consideração.A instalação é crítica.Se estiver preso a um mandril que não é rígido o suficiente para suportá-lo, a posição do bloqueador pode mudar, na verdade, ele arrasta o DI ao longo do fundo do tubo.
Aproveitando as tendências no projeto de consumíveis de soldagem, o conceito de bobina dividida pode ter um impacto significativo no tempo de atividade da fábrica.
“Fábricas de grande diâmetro há muito usam projetos de bobina dividida”, disse Haldeman.
“Elas têm sido usadas em grandes laminadores, mas foi necessária uma engenharia sofisticada para aplicar esse princípio a bobinas pequenas”, disse ele. Ainda menos trabalho para o fabricante.
No que diz respeito ao processo de resfriamento do bloqueador, os produtores de tubos têm duas opções tradicionais: um sistema de resfriamento central na fábrica ou um sistema de água dedicado separado, que pode ser caro.
“É melhor resfriar o resistor com refrigerante limpo”, disse Holderman. Por esse motivo, um pequeno investimento em um sistema de filtro de estrangulamento dedicado para refrigerante de fábrica pode aumentar muito a vida útil do estrangulamento.
O refrigerante do moinho é frequentemente usado no estrangulamento, mas o refrigerante do moinho coleta finos de metal. Apesar de todos os esforços para reter os finos em um filtro central ou capturá-los com um sistema magnético central, algumas pessoas passam e encontram o caminho para o obstáculo. Este não é o lugar para pós de metal.
“Eles esquentam no campo de indução e se queimam no invólucro do resistor e na ferrita, o que causa falha prematura e, em seguida, desliga para substituir o resistor”, disse Holderman.