Conheça a evolução da indústria do metal, sua importância histórica e quais inovações já fazem parte da realidade da metalurgia
Entender a evolução de indústrias como a metalúrgica e a siderúrgica nem sempre é algo simples de se fazer. Mas a verdade é que fazemos parte dessa história também, e muitas vezes não nos damos conta disso. Automóveis, eletrônicos, joias, objetos que estão em nosso dia a dia só existem porque a indústria do metal fez a sua parte.
Como aliada, claro, à tecnologia. A automação industrial aparece como incremento considerável na competitividade das empresas que atuam no setor, ajudando-as a conquistar novos mercados e a desenvolver produtos e soluções. A tecnologia não é apenas um suporte, mas um meio para aumentar a eficiência nos processos produtivos, garantir que desafios sejam vencidos e que o valor da metalurgia seja reconhecido. Desbravar e compreender cada parte desse processo é fundamental para evoluirmos como sociedade.
Diferença entre metalurgia e siderurgia
Para entender de fato qual a relação e diferença entre metalurgia e siderurgia, nada mais inteligente do que nos aprofundarmos no que cada setor faz e suas características individuais. Tendo em vista que ambos produzem metal, a diferença é o tipo produzido por cada um deles.
Para começar, vamos falar da metalurgia, que engloba extração, fabricação, fundição e tratamento de metais. Uma indústria metalúrgica produz vários tipos de metais em um cenário mais amplo: alumínio, ouro, cobre, titânio e ferro, por exemplo. Ela é a responsável pela produção de matéria-prima de todos os setores que dependem dos metais.
Já a siderurgia entra em um dos cinco grupos da metalurgia, os outros quatro são: produção de ferro-ligas, fabricação de tubos, metalurgia de metais que não contêm ferro e a fundição. Ou seja, a siderurgia está contida na metalurgia, faz parte dela, porém ela age somente com dois metais: o aço e o ferro fundido. É uma espécie de metalurgia especializada.
As siderúrgicas são conhecidas como indústrias de base porque a maioria delas produz somente chapas ou barras metálicas, que servem de matéria principal para outras indústrias fabricarem o produto final — aquele que utilizamos diariamente. No Brasil, segundo o Instituto Aço Brasil, 31 usinas compõem o cenário nacional siderúrgico, responsáveis por colocar nosso país entre os 10 maiores exportadores de aço do mundo.
Outra diferença entre as siderúrgicas para as metalúrgicas é que, na primeira, são encontrados altos-fornos, que conseguem chegar a uma temperatura extremamente quente, ultrapassando os 1.300 °C. É somente nesse calor que o ferro consegue ser fundido. Então, em produções de larga escala, são necessários fornos deste porte. Já na metalúrgica, os metais trabalhados nesse setor não precisam de temperatura tão elevada, consequentemente, os equipamentos que são encontrados nestas usinas são consideravelmente menores.
Mesmo nas siderúrgicas, há uma diferença entre os materiais trabalhados em seu interior. O aço, por sua vez, é dúctil, manejável, deforma-se facilmente por meio de forjamento, extrusão ou até mesmo laminação. Já o ferro fundido é um metal muito mais frágil que o aço, porém, o seu baixo custo é um benefício, pois ele é normalmente originado da sucata e possui facilidade em sua fundição.
Vale destacar que tanto siderúrgicas quanto metalúrgicas têm mais ou menos o mesmo processo de fabricação. A matéria-prima é sempre algum tipo de minério, uma rocha que mistura o metal desejado com oxigênio e outras impurezas.
A importância da metalurgia para as indústrias
O surgimento da metalurgia se mistura com a história da humanidade. O primeiro fundido de ferro foi datado em 600 a.C., e no período romano, de 250 a 100 a.C. Na divisão dos períodos da pré-história, a Idade dos Metais corresponde à sua última fase. Além de ser herdeira de todas as transformações ocorridas nos períodos anteriores, ela abriu caminho para o surgimento das primeiras civilizações da Antiguidade.
Trata-se de um período de transição e tem esse nome em função do uso dos metais na fabricação de armas e outros instrumentos usados no cotidiano. Foi nesse período que ocorreu o surgimento das primeiras cidades, garantindo uma posição de destaque para a metalurgia. A sociedade no final da pré-história se organizava de forma complexa, com agricultores, pastores e o surgimento do artesão, que trabalhava com os metais. Os armamentos que tinham metais na sua fabricação foram as primeiras armas de guerra.
No Brasil, a metalurgia ganhou impulso a partir dos anos 1930. A indústria metalúrgica também cresceu no século XVIII, por conta dos desdobramentos da Revolução Industrial.
O cenário histórico nos faz chegar a dados atuais, que só comprovam o valor da metalurgia para o desenvolvimento do Brasil. O setor, hoje, é um dos mais importantes quando o tema é indústria de base. O motivo é por ele estar diretamente relacionado aos grandes mercados, como o automobilístico, a construção, a comunicação, o tecnológico e até a medicina. Simplesmente, a indústria metalúrgica é a responsável pela produção de matéria-prima de todos os setores que dependem dos metais.
A partir da década de 1980, a exportação brasileira de aço saltou de 11,6% da produção para 43% e só não cresceu mais devido a barreiras econômicas. Mas como o mercado é dinâmico, esses porcentuais de vendas externas são variáveis anualmente. Em 2021, por exemplo, o Brasil exportou 11 milhões de toneladas, o equivalente a 30% do que fabricou.
A produção de aço bruto subiu de 2 milhões para algo em torno de 25 milhões de toneladas até 2013. Depois disso, a expansão produtiva foi menor. O país fechou o ano passado com produção de 36 milhões de toneladas, ocupando a 9ª posição na lista de maiores produtores de aço do mundo. Essa informação é da World Steel Association, que reúne dados de siderúrgicas de 64 países.
O número representa uma alta de 14,7% comparado ao ano anterior. O setor metalúrgico ocupa um espaço importante na economia brasileira e é um dos motores que impulsionam o desenvolvimento do país no cenário internacional.
O Brasil conta com empresas de diversos portes nessa área. De acordo com o Sebrae, atualmente, existem no país 147.606 empresas ativas no setor de metalurgia e 4.156 filiais. Além disso, em 2021, foram abertas 14.711 empresas. O setor teve aumento de 1,33% no último ano, e de 18,76% nos últimos cinco anos. E é importante registrar que os metalúrgicos formam uma das maiores categorias profissionais do país. Em 2021, o saldo de empregos fechou com 658.737 vagas.
Principais desafios do setor metalúrgico e siderúrgico no Brasil
Um dos principais desafios da indústria metalúrgica e, como consequência, da siderúrgica, está relacionado à produtividade. Para aumentar a competitividade do aço brasileiro, grandes siderúrgicas buscam verticalizar para reduzir custos e otimizar a produção.
Como as plantas de siderurgia operam em regime contínuo de produção, os gestores de manutenção precisam trabalhar de forma que não ocorram falhas no processo produtivo e, por consequência, paradas não programadas que afetem a disponibilidade da planta, aumentando os custos diretos e indiretos da produção.
E a produção depende, também, de funcionários qualificados. E achá-los nunca foi a parte mais tranquila do dia a dia da indústria metalúrgica. Com isso, a busca por profissionais capacitados também está entre os pontos de atenção. Como solução, o aprimoramento constante dos funcionários virou uma boa alternativa.
Não é de hoje que a carência de profissionais capacitados, como engenheiros e técnicos, gera preocupação e a aposta em um fluxo contínuo de aprendizado para os funcionários se torna um dos melhores investimentos a ser feito.
Por último, o desafio que vem do exterior, a competitividade. Como já citamos, estamos na nona colocação no ranking de países exportadores de metal, e um dos fatores que mais desafiam é o de acompanhar os avanços tecnológicos. Softwares desenvolvidos para acabar com os principais gaps das indústrias, como controle de produção, de estoque, precisão de dados, ganham o mercado e viram aliados vitais para o sucesso final da produção. É preciso investir em pesquisas e inovação para garantir produtos diferenciados e uma produção inteligente e moderna.
Competitividade do setor metalúrgico
Em 2021, o crescimento da automação nas empresas brasileiras foi de 3% em relação ao ano anterior, mesmo diante da crise desencadeada pela pandemia, de acordo com estudo realizado pela GS1 Brasil – Associação Brasileira de Automação. E esse pode se elevar consideravelmente nos próximos anos se a automação e a digitalização confirmarem a tendência de ampliação nos parques fabris.
Em todas as suas formas, a tecnologia tem desempenhado um papel fundamental na manutenção dos negócios e dos empregos nos mais diversos setores da economia. Na indústria metalúrgica e siderúrgica não é diferente, e a automação industrial pode significar um incremento considerável na competitividade das empresas que atuam no setor, ajudando-as a conquistar novos mercados e a desenvolver produtos e soluções. A tecnologia não é apenas um suporte, mas um meio para aumentar a eficiência nos processos produtivos.
Uma pesquisa da CNI realizada em 2020 demonstrou que, para 83% dos empresários, seus negócios necessitam de mais inovação para crescer. E no setor de metalurgia e siderurgia, a automação ocupa um lugar preponderante ao possibilitar a redução de custos e o aumento da produtividade, tudo ao mesmo tempo. Com a automação, os processos se integram e a proteção aos trabalhadores se intensifica.
Tradicionalmente, a metalurgia é mais lenta que outros setores no que se refere à adoção de tecnologias de automação industrial. Mas essa realidade vem mudando rapidamente, pela própria necessidade de modernização do parque fabril brasileiro. Atualmente, muitos processos são realizados de forma manual (o polimento de peças, por exemplo) e, em função dos métodos de usinagem, estão baseados na utilização de diferentes tipos de máquinas para a manufatura de determinada peça ou produto. Com a tecnologia disponível atualmente, já é possível fazer com que uma só máquina realize todos os processos de usinagem de uma peça.
Com o aumento da demanda que estava represada desde 2020, sobretudo no segmento de autopeças, e com a esperada retomada do crescimento da produção do setor automobilístico, o investimento em renovação do parque fabril brasileiro será cada vez maior. Um estudo divulgado no começo de 2021 pela Abimaq (Associação Brasileira da Indústria de Máquinas e Equipamentos) projetava um aumento de 36% nos investimentos destinados à ampliação da capacidade industrial, de 34,2% na modernização tecnológica e de 21,9% na reposição de máquinas depreciadas.
A Indústria 4.0 tem uma série de demandas, principalmente com relação à manufatura, com a redução de custos dos produtos, melhoria na qualidade, produtividade e lead time (no caso da metalurgia, o tempo que a peça leva para chegar ao consumidor). Com o investimento em automação, o retorno no setor metalúrgico pode ser obtido em dois anos.
Exemplos de aplicações da automação na indústria metalúrgica
A Indústria 4.0 exige, obrigatoriamente, um novo conceito de fabricação inteligente, e a automação na indústria metalúrgica demanda soluções que tornem a produção mais eficiente, segura, veloz e com maior qualidade no acabamento das peças ou equipamentos. Veja, abaixo, alguns exemplos de aplicações da automação na indústria metalúrgica.
Tecnologia de acionamento
A tecnologia de acionamento é todo e qualquer sistema de transmissão necessário para o abastecimento de uma máquina com energia, sob o comando de diversos elementos, produzindo movimento por transmissão de força. No caso da indústria automotiva, por exemplo, no trem de força, ou trem de acionamento, é gerada a potência do veículo, e é onde também se verifica o quanto ele é bom e confiável. A automação permite maior qualidade na produção de diferentes configurações de peças para motores, caixas de câmbio, eixos e comandos.
Fabricação de ferramentas e moldes
Na indústria metalúrgica, os sistemas automatizados de prensas mecânicas são indispensáveis na formação do metal. As ferramentas e moldes, precisos e de alta qualidade, são geralmente concebidos em grandes quantidades. Existem no mercado soluções de sensores confiáveis, que registram com exatidão a posição da prensa durante a operação do maquinário, detectando imediatamente possíveis avarias e evitando danos ao desligar automaticamente o equipamento em caso de emergência. Isso evita, também, longos períodos com a máquina parada e atrasos na produção que custam tempo e dinheiro.
Tecnologia médica
Todo o trabalho relacionado à saúde exige equipamentos compactos, de alta confiabilidade, tolerância mínima de medição e flexibilidade na integração da tecnologia de sensores no sistema. Existe toda uma gama completa de produtos e soluções de sistema sob medida para tarefas individuais de automação laboratorial, tecnologia médica e logística hospitalar. Até mesmo para necessidades especiais, como modificações em invólucros, sistemas modulares ou dispositivos integrados.
Soluções de automação industrial para siderurgia e metalurgia
Existe um amplo portfólio de soluções para trabalhos em metal, desde computadores para detecção de posição final ou outros tipos de movimento de máquinas até tecnologia sofisticada para medir, gerenciar e identificar componentes e ferramentas. Entre as mais recentes soluções está o IO-Link, componente essencial para a implementação da fábrica inteligente, ao oferecer transmissão e comunicação de dados “até o último dispositivo”. O IO-Link é um padrão de rede de comunicação industrial de curta distância, bidirecional, digital, ponto a ponto, com fio, usado para conectar sensores e atuadores digitais a um tipo de fieldbus industrial ou a um tipo de Ethernet industrial.
Veja abaixo algumas dessas soluções de automação industrial:
Usinagem e estamparia
Espinha dorsal da fabricação moderna, as máquinas-ferramentas fornecem precisão e alta eficiência e, sem elas, peças produzidas em alto volume e com alta qualidade são impossíveis de serem obtidas. A indústria metalúrgica dispõe de soluções em torneamento, fresagem e estampagem em estreita cooperação com os impulsionadores da inovação em usinagem de metais e fornecedores de máquinas e sistemas.
Tornos
Para fabricar, de forma econômica, componentes de metal de alto volume, é necessário prendê-los em um torno e construí-los com rotação simétrica. Isto é especialmente verdade em peças produzidas em um processo de fixação, onde são alimentadas e removidas automaticamente. Os sensores desempenham um papel decisivo no monitoramento desses processos com um ciclo curto e um alto nível de automação.
Fresadoras
Graças à sua flexibilidade, as fresadoras e os centros de usinagem estão entre as máquinas-ferramentas mais comuns. O principal pré-requisito para a usinagem de peças em forma de bloco é o posicionamento correto e orientação exata da ferramenta em alta velocidade. Esse é um desafio para os sistemas de medição de controle, uma vez que o grau de automação aumenta continuamente.
Modelagem de metal
As prensas mecânicas se tornaram ferramentas indispensáveis para a modelagem de metais. E as soluções de sensor são ideais para uma posição precisa da prensa durante o processo de estampagem. Elas permitem que falhas de funcionamento sejam detectadas imediatamente e danos consequentes evitados, uma vez que uma prensa equipada com sensores pode ser desligada com segurança.
Otimizando automações e montagens
Além da tecnologia avançada para medição, gerenciamento e identificação de peças e ferramentas, a indústria dispõe de instrumentos completos para usinagem de metais e construção de máquinas-ferramenta, com o acompanhamento passo a passo no mundo da IIoT com soluções de sistemas digitais, sensores de processo e monitoramento, e suporte especializado com sistemas de produção interligados.
Fusos, mandris, mesas giratórias e articuladas
As soluções individuais são, cada vez mais, desenvolvidas a partir de módulos e montagens. Esses componentes mecatrônicos, compostos por atuadores e sensores integrados, devem executar suas tarefas de maneira otimizada, mesmo em condições de espaço limitado. Inteligentes o suficiente para se adaptar a diferentes situações de instalação e tamanhos de máquinas, eles obtêm notas altas quando comparados à concorrência.
Manuseio, transporte e monitoramento de processos
Os sistemas de produção interligados consistem em máquinas padrão conectadas entre si por meio de acessórios intralogísticos e transportadores contínuos. É um conceito especialmente econômico que permite que tanto peças de alto volume quanto variantes de menor volume podem ser produzidas com baixos custos e poucas modificações no sistema. Mas, para tanto, a tecnologia de processo precisa ser de última geração para monitorar de maneira confiável o carregamento, garantir o fornecimento de refrigeração e lubrificação e acompanhar os níveis nas unidades hidráulicas. Além disso, os tempos de desenvolvimento de produtos cada vez menores e as alterações de layout associadas precisam ser facilmente acomodadas.
Gerenciamento automatizado de ferramentas
O gerenciamento automatizado de ferramentas usando RFID (identificação por radiofrequência) significa eficiência e alta disponibilidade de máquinas. Isso ocorre porque o RFID seleciona automaticamente as ferramentas gastas ou as desvia para afiar. E para cada implantação, o RFID garante que a ferramenta correta esteja selecionada. A sucata é reduzida e a produtividade aumentada. O gerenciamento automatizado de ferramentas fornece uma visão geral contínua do circuito da ferramenta através do sistema. Essa transparência permite acompanhar todas as etapas e otimizar seu planejamento.
Simplificação de montagens e de máquinas-ferramentas
Para simplificar suas montagens e máquinas, e usá-las eficientemente, a tecnologia é orientada para o futuro. Para máquinas-ferramentas modernas, os processadores RFID de frequência múltipla garantem a operação mista de diferentes sistemas, além de um cabeçote híbrido de leitura e gravação para baixa e alta frequência.
O IO-Link controla o alto desempenho combinando tecnologia de segurança com tecnologia de automação. As soluções de comunicação coletam todos os dados do nível mais baixo de automação, os transportam e os fornecem aos sistemas host. O padrão de comunicação digital é a chave para isso e representa um facilitador para a IIoT.
Tecnologia sofisticada a serviço da indústria do metal
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