Estudo de Viabilidade para Implantação de uma Fundição de Ferro Fundido e Aço
Elvis Euzébio Cascaes1
Este trabalho baseia-se nos estudos de implantação de uma fundição de pequeno/médio porte, abrangendo todas as etapas para execução do projeto, dentre elas destacam-se: definição do processo produtivo, definição e aprovação do layout, aprovação das propostas técnicas, compra efetiva dos equipamentos, realização da obra civil, montagem dos equipamentos e start-up da fabrica. Acredita-se que a eficácia de uma nova planta, sem dúvida, inicia-se no projeto, onde particularidades podem ser previamente estudadas e dessa forma prever e evitar situações indesejáveis além de aperfeiçoar o processo, reduzindo custos e principalmente modernizando para um processo favorável, uma produção mais limpa, reduzindo os impactos ambientais. Para essa analise, foi aproveitado o estudo e implantação de uma unidade fabril com capacidade para uma produção de 180 toneladas/mês, com produção de aço fundido baixo e médio carbono, aços ligados, aços manganês, além de toda linha de ferros fundidos grafíticos, destacando seus respectivos tratamentos térmicos que são: Alívio de tensões, recozimento, normalização, tempera e revenimento.
Palavras Chaves: Fundição e Metalurgia, Mecanização Otimizada, Aço Fundido e Ferro Fundido.
1 INTRODUÇÃO
O mercado da indústria de fundição vem tendo destaque em seu crescimento no âmbito nacional e demonstra grande expectativa. Entidades relacionadas ao setor – Associação Brasileira de Fundição vêm trabalhando energeticamente junto ao governo no intuito de inibir as importações que crescem consideravelmente e na maioria dos casos apresentam baixos custos. Podendo ainda citar outro grande obstáculo à dificuldade de se compor o preço de venda diante do dólar caindo diariamente, onde os critérios não são os mesmos entre o mercado interno e externo.
As empresas têm que ser competitivas no âmbito internacional, sem, contudo, deixar de serem lucrativas, pois lucratividade está diretamente ligada a investimento, pesquisa e tecnologia, o que permite manter a competitividade e então termos um ciclo virtuoso.
Mediante isso, as empresas consumidoras de fundidos estão em busca de soluções para minimizar os custos de compra e exigindo cada vez mais produtos com melhores qualidades, seja ela dimensional ou de propriedades mecânicas. Uma das soluções encontradas é a montagem de unidades própria de fabricação onde através do amplo conhecimento de suas peças, podem fabricá-las de acordo com as suas exigências.
Empreendimentos de médio ou grande porte, como costumam serem os projetos de implantação ou expansão de parques fabris, somente podem ser levados a bom termo através de um planejamento formal, que compreende normalmente cinco fases: estudo de viabilidade técnica, econômica e financeira; projetos de engenharia, básico e detalhado; suprimentos; construção e montagem.
Muitas vezes essas fases podem se sobrepor, deve-se então ter cautela para que a sequência seja a mais próxima possível, uma vez que a não ocorrência poderá trazer sérios danos ao projeto. A
montagem por sua vez, requer um planejamento específico próprio, para que os trabalhos possam ser executados de forma organizada, dentro do prazo, orçamento e padrão de qualidade prefixada (FERNANDES, 2005).
Para iniciar a construção de uma nova fundição ou reestruturar e/ou ampliar uma planta já existente é necessária à elaboração de um projeto, a fim de que os resultados desejados sejam alcançados com a maior otimização possível dos recursos (SILVA, 2004). Os projetos desenvolvidos e descritos neste trabalho serviram para estudar os benefícios do planejamento estratégico antes de efetivamente iniciar as obras de instalação de uma fundição.
1.1 Planejamentos, Execução e Controle
Planejamento: Inicia-se bem antes da implantação da obra e prossegue durante todo o tempo de execução desta. Elaborado com base em previsões, tem como finalidade básica a tomada de decisões e estabelecer referencias para as fases de programação e de controle.
Programação: Uma vez estudados seus aspectos globais, o planejamento deverá ser desenvolvido em nível operacional para possibilitar a execução das tarefas em datas pré-fixadas, dentro de períodos de tempo bem determinados.
Controle: O planejamento e a programação, por sua vez, irão fornecer os elementos indispensáveis à atividade de controle, com o objetivo de detectar desvios que poderão ocorrer na fase de execução, motivando revisões. O controle deverá ser contínuo de modo a antecipar-se aos maus resultados, permitindo que a gerência da obra seja informada a tempo de tomar providências. Além disso, deverá ser tão simples a barato quanto possível.
O controle de recursos físicos, especialmente de materiais, costuma abranger inúmeros itens. É necessário, então, concentrá-lo sobre os itens relativamente mais importantes, seja em função de sua grande quantidade, ou de seu menor custo unitário. Para que diversos controles. Para que diversos controles possam ser bem avaliados e atingir seus objetivos, é indispensável que se faça um minucioso registro de todas as informações relativas à obra, especialmente das pendências e ocorrências que podem ocasionar atraso no cronograma, queda de produtividade e acréscimo de serviços, tais como: alterações no projeto; atraso no fornecimento de dados do projeto (materiais e equipamentos); paralisações, greve, interferências com a operação e atrasos na liberação de áreas de trabalho e alterações climáticas inesperadas, desconforto nos locais de trabalho; entre outros.
Entre os documentos destinados a este registro, citamos, em primeiro lugar, os Diários da Obra, Livro de Anotações, Atas de Reunião de Serviço e Atas de Reunião de Segurança, que devem ser sempre assinados, aprovados ou contestados por elementos categorizados da contratante, da contratada e de outros interessados, para que tenham valor decisivo na avaliação de responsabilidades. Além desses documentos deverão ser preparados registros internos da montadora, entre os quais Relatórios Mensais de Obra, Atas de Reunião Interna, incluindo informações coletadas em cada período, tais como: Atualização do cronograma; Produção mensal e acumulada, produtividade, custos, qualidade e segurança; Providências para sanar eventuais deficiências.
Somente o correto registro destas informações poderá viabilizar as reivindicações que costumam ocorrer no desenvolvimento de qualquer obra. (FERNANDES; 2005).
Segundo Silva (2004) o desenvolvimento de um projeto apresenta seis fases distintas: Fase de definição; Fase estratégica; Fase de planejamento operacional; Fase de execução; Fase de controle; Fase de finalização, que é apresentado a seguir.
Fase de definição: Nessa etapa uma necessidade é identificada, ou seja, aqui se defini o objetivo do projeto.
Fase estratégica: Selecionam-se as melhores formas de condução do projeto.
Fase de planejamento operacional: Detalhamento de tudo que será realizado, incluindo cronograma, recursos que serão alocados e análise de custo. Para realizar o planejamento operacional é necessário: confirmação do planejamento da produção; produção prevendo ampliação futura e produção por produto.
Com base nos dados citados, será selecionada a linha de moldagem mais adequada, e decidido o tamanho das caixas e a velocidade da linha. Com base no tamanho das e velocidade da linha de moldagem, serão calculadas as quantidades de areia, metal, dentre outras.
No caso em que o planejamento requerer equipamentos será necessário definir as especificações básicas do equipamento. Uma linha de alta produtividade será inútil se a demanda de peças for insuficiente para o equipamento. Portanto, o mais importante aqui será um estudo correto de demanda para os equipamentos. (FACHINI; 2006).
Após a confirmação do planejamento da produção, será possível listar os recursos necessários para a implementação das mudanças, dentre eles podemos destacar: terreno; edifício e fundações; utilidades de abastecimento; pontes rolantes e outros; máquinas e equipamentos; modelos e caixa de macho; peças sobressalentes; custos de engenharia; custos de operação; custos de manutenção; custos de consultoria; custos de pré-operação; custos de treinamentos.
Avaliar as condições para construção e instalação da fábrica: observar se a área é industrial ou residencial; avaliar as condições de transporte da região; situação do terreno; facilidade para eliminar resíduos industriais. Regulamentação de poluição ambiental (poeira, vibração, ruído, água, dentre outros); segurança dos colaboradores; meios de comunicação. Verificar consumo de energia e utilidades, equipamentos para o fornecimento de energia elétrica, capacidade para receber os equipamentos, fase correta para os equipamentos, fonte de energia de emergência. Avaliar equipamentos para o fornecimento de água: capacidade de recebimento de água; água para uso industrial (água subterrânea, tanques, análise da qualidade da água). Equipamentos para o fornecimento de ar comprimido: tipo de compressor; secador de ar; dimensionamento da rede de distribuição de ar. Condições de abastecimento de combustível: rede de abastecimento de gás natural; coque; GLP. Confirmação dos dados do edifício: situação do edifício: novo prédio (confirmação do desenho do prédio e da fundação); prédio adicional; reestruturação do prédio; medidas do edifício; Layout dos fluxos: entradas e saídas; saídas de emergências.
Circulação de segurança: caminho para as pessoas; caminho para transporte de materiais e produtos. Com base no que foi visto acima, elabora-se o layout da fábrica.
Fase de Execução: tudo aquilo que foi planejado é materializado.
Fase de Controle: Acompanha-se e controla-se aquilo que está sendo realizado. Compara-se o realizado com o planejado.
Nessa fase serão realizados testes operacionais para evitar problemas no momento do start-up. Fase de Finalização: Avaliam-se os resultados.
2 DESENVOLVIMENTO EXPERIMENTAL
Para a realização deste trabalho, foi avaliado o estudo de viabilidade para instalação completa de uma fundição de aço e ferro fundido bem como a definição do layout da fábrica, o estudo e definição da capacidade produtiva da fábrica, estudo e definição de capacidade produtiva dos equipamentos de moldagem, macharia, fusão e acabamento, estudo dos equipamentos para analise química e metalográfica, estudo e definição das propostas técnicas dos equipamentos.
3 RESULTADOS OBTIDOS E DISCUSSÕES
3.1 Definições do projeto
Nessa fase o objetivo foi a realização de um novo empreendimento para a companhia, uma unidade produtiva de fundidos.
3.2 Planejamentos Organizacionais
Determinação das responsabilidades técnicas e administrativas do projeto, fase de definição orientativa dos processos, detalhamento dos sistemas de produção, alavancando suas principais vantagens e desvantagens observando as características técnicas dos produtos a serem produzidos, bem como a qualidade final exigida.
3.3 Planejamento operacional
Para melhor visualização dos prazos da obra, o cronograma demonstrado na Tabela 1 foi elaborado conforme as necessidades da diretoria e os tempos estimados pelos fabricantes dos equipamentos.
Tabela 1: Cronograma da Obra
As definições das capacidades produtivas foram: 120 toneladas/mês para produção nominal; 180 ton./mês para produção máxima; 2 turnos de trabalho para produção nominal e 3 turnos de turnos de trabalho para produção máxima. Ficou acordado que se deseja produzir somente essa quantidade, e que a divisão de produção por produto ficaria em 70% de aço fundido e 30% de ferro fundidos cinzentos e nodulares.
Após essas definições, foram calculadas e dimensionadas as capacidades produtivas dos principais equipamentos das linhas de moldagem, macharia, fornos de fusão e recuperação de areia, dentre elas podemos destacar:
Misturador contínuo: dimensionado sua capacidade através do volume de área por hora que se quer obter e a quantidade de metal derretida por dia, Tabela 2.
Tabela 2: Dimensionamento do Misturados Contínuo Misturador Contínuo
Dados:
Peso médio das peças 200 kg Rendimento Metalúrgico 55%
Relação areia/metal 03:01
Vida de Banca 2 minutos
Capacidade produtiva: 15 ton./hora Fonte: O autor
Fornos de fusão: dimensionado com o objetivo de suprir a demanda de ferro líquido diária observando o horário de ponta estipulado pela concessionária de energia elétrica, Tabela 3.
Tabela 3: Dimensionamento do Forno de Indução Forno de Indução
QM – Quantidade de metal fundido / hora 1000 kg PE – Produção estimada (Kg/mês) 180000 kg DT – Dias trabalhados no mês (dias) 22 dias HT – Horas trabalhadas por turno (Horas) 8,8 horas
NT – Número de turnos de trabalho. 2 turnos fc – Fator de correção da produtividade. 75%
Conversor de 600 Kwatts e 2 cadinhos de 1000 kg/cada. Fonte: O autor
Recuperador de areia: projetado e dimensionado para recuperar uma quantidade de 5 toneladas/hora de areia, composto com eletroímã, calhas vibratórias, ciclone, válvulas rotativas e separador de finos, Tabela 4.
Tabela 4: Dimensionamento do Recuperador de Areia Recuperador de Areia
Produção de peça 65000 kg
Rendimento Metalúrgico 55%
Relação areia/metal 03:01
DT – Dias trabalhados no mês (dias) 22 dias HT – Horas trabalhadas por turno (Horas) 8,8 horas fc – Fator de correção da produtividade. 75%
Capacidade: 5 toneladas/hora. Fonte: O autor
Forno de tratamento térmico atende à demanda para tratar termicamente todas as peças que requerem tal requisito, com uma capacidade de carga de 2000 kg/fornada, e condições de realizar tratamentos de recozimento, têmpera, revenimento, normalização e alívio de tensão.
Já para a fábrica serão adquiridas todas as máquinas e equipamentos necessários para o perfeito andamento da produção, inclusive instrumentos para laboratório tipo microscópio, durômetro e espectrômetro. Abaixo se apresentam os valores dos principais equipamentos, destacando na Tabela 5 – Setor de Moldagem, Tabela 6 – Setor de recebimento de areia nova e desmoldagem, Tabela 7 – Setor de Fusão, Tabela 8 – Setor de acabamento e Tabela 9 – Laboratório e valor total do investimento.
Tabela 5 – Investimentos em máquinas e equipamentos
Tabela 6 – Setor de recebimento de areia nova e desmoldagem
Fonte: O autor
Tabela 7 – Setor de fusão
Tabela 8 – Setor de acabamento
Fonte: O autor
Tabela 9 – Laboratório e valor total do investimento
Fonte: O autor
Conforme se pode notar acima o investimento necessário em máquinas e equipamentos para a abertura da fundição está alçado num montante de R$ 1.960.850,00. Destes valores o mais relevante é o setor de fusão, seguido do setor de moldagem de areia.
Após definido as capacidades produtivas de todos os equipamentos, e avaliado o investimento, foi elaborado o layout da fábrica, Figura 2.
Figura 2: Layout da fábrica. Fonte: O autor
Depois de elaborado o layout, foram definido as propostas técnicas junto aos fornecedores de equipamentos, aquisição dos equipamentos, realizado as obras civis, montagem dos equipamentos e iniciado as operações.
3.4 - Fase de execução
Iniciado a realização das obras civis e fabricação dos equipamentos em seus respectivos fornecedores conforme mostra a figura 1, a obra civil foi acompanhada por profissionais qualificados que anteriormente dimensionaram e projetaram toda estrutura de sustentação dos equipamentos, bem como estrutural do prédio.
Figura 3: Obra Civil Fonte: O autor
3.5 – Fase de controle
A montagem dos equipamentos exigiu acompanhamento diário conforme Figura 4, dos responsáveis pela obra, uma equipe técnica qualificada que assegurasse a perfeita montagem dos mesmos, sendo essa executada dentro dos prazos pré-estabelecidos segundo o cronograma da obra.
Figura 4: Montagem dos equipamentos Fonte: O autor
3.6 – Fase de finalização
Após a montagem completa dos equipamentos conforme Figura 6, foram iniciadas as operações e realizado as primeiras moldagens e fusões, contado com auxilio dos profissionais das empresas que fabricaram o equipamento propriamente dito, devido suas amplas experiências sobre os mesmos.
Figura 6 – Fábrica montada Fonte: O autor
Figura 6 – Fábrica montada Fonte: O autor
4 CONCLUSÕES
O setor de fundição no Brasil tem significativa representatividade na economia nacional, faturando atualmente mais de US$ 6 bilhões (seis bilhões de dólares) ao ano. As empresas pequenas e médias são responsáveis por 95% (noventa e cinco por cento) deste faturamento.
Na busca de dados para a elaboração deste estudo de viabilidade de implantação de uma fundição de ferro fundido e aço, pode-se constatar que as fundições atualmente passam pela necessidade de investimento em tecnologia e que uma empresa entrante no mercado tem grande chance de obter sucesso se focar uma produção enxuta e de qualidade, otimização de processos, oferecendo produtos e serviços que os concorrentes atuais deixam de oferecer ou oferecem com deficiência.
O estudo apresenta cálculos de capacidade produtiva e custos bem precisos que a produção da fábrica exigirá dos gerentes além de muito profissionalismo, alto conhecimento técnico e de processos para retirar dos equipamentos sua máxima eficiência, fazendo com que o investimento seja atrativo e os lucros do empreendimento sejam compensadores.
REFERÊNCIAS
1 SILVA, A.P. Mecanização do sistema de produção. Itaúna, Perfil, 2004.
2. FERNANDES, P. S. T. Montagens industriais: planejamento, execução e controle. São Paulo, Artiber, 2005.
3. ROMANUS, A. Moldagem em areia verde: manuais de defeitos e soluções. São Paulo, ABIFA –.
Associação Brasileira de Fundição, 2005.
4. ALVES, J.L. Instrumentação, controle e automação de processos. São Paulo, LTC, 2003.
5. BELLEI, I.H. Edifícios industriais em aço. 4. ed. São Paulo, Pini, 2003.
6. FACHINI, F.L. Estudo de viabilidade para instalação de uma fundição de aço e ferro fundido. Joinville, SOCIESC, 2006.
