Tijolos, telhas, porcelanatos, revestimentos, louças sanitárias e cerâmicas: todos esses produtos são conhecidos e muito utilizados em domicílio ou para aplicações industriais.
Poucos sabem que, para que cheguem em seu estado final com propriedades mecânicas de interesse, estabilidade dimensional e bom acabamento superficial, precisam passar por processos criteriosos, sendo os ciclos térmicos controlados os mais impactantes.
Em plantas modernas, a qualidade e segurança dos materiais em processo deixaram de ser responsabilidade de operadores experientes. A automação ganhou destaque fundamental para o monitoramento e controle de cada fase de processamento.
Os fornos são mais precisos e garantem que as diferentes peças e materiais passem por perfis térmicos precisos ao longo de todo o processo.
Aquela história de temperatura fixa foi deixada de lado, e o desafio passou a ser o controle de diferentes zonas do forno, além da resposta de variações de carga e consumo energético. Tudo isso sem comprometer a qualidade do produto.
E aí, se interessou pelo assunto? Então acompanhe esta leitura para saber como a automação na indústria da cerâmica impacta a qualidade dos produtos nos dias atuais.
Como funciona um forno contínuo?
Então, que papo é este de forno contínuo?
Estamos muito acostumados com aqueles nos quais o material permanece parado durante todo o ciclo térmico, conhecidos como fornos intermitentes (batelada). No entanto, existe outro forno, chamado de contínuo, que opera de forma ininterrupta.
Mais especificamente, nos fornos contínuos, as peças deslocam-se lentamente pelo interior do equipamento sobre esteiras, vagonetes ou sistemas de transporte.
Neste caminho, os materiais em processo atravessam diferentes regiões térmicas, também chamadas de zonas térmicas.
Desta forma, o forno é dividido em três grandes etapas, sendo elas:
- Zona de pré-aquecimento;
- Zona de queima;
- Zona de resfriamento.
Como é de fácil conclusão, cada região possui temperaturas específicas, além de velocidades de passagem controladas.
Isso faz com que o material em processo sofra transformações físicas e químicas de forma gradual, o que é essencial para evitar tensões internas e defeitos estruturais.
Por que controlar a temperatura é tão importante?
Assim como aços e outros materiais, a temperatura impacta diretamente na qualidade do produto.
Com o cerâmico, se a curva de temperatura aplicada durante a queima for insuficiente, a sinterização pode ser incompleta, o que resulta em peças frágeis, porosas ou com baixa resistência mecânica.
“Então devemos aplicar grandes temperaturas nelas para que isso não ocorra, certo?”
Não! Temperaturas excessivas também trazem desvantagens ao materia e podem provocar:
- Deformações;
- Fusão parcial do material;
- Alterações dimensionais;
- Mudanças de cor;
- Surgimento de trincas após o resfriamento.
Os principais elementos do sistema de automação
Para que os fornos contínuos entreguem qualidade durante o processo, o sistema de automação deve contar com equipamentos e dispositivos integrados, que facilitem a assertividade no monitoramento e no controle da carga térmica.
Sensores de temperatura
Os sensores de temperatura são os responsáveis por medir a temperatura do forno contínuo, mas para que isso seja feito de forma correta, é preciso posicioná-los em em diferentes zonas do forno.
Dependendo da temperatura de operação, podem ser utilizados:
- Termopares tipo K;
- Tipo S;
- Tipo R;
- Tipo B.
Controladores PID
Já os controladores PID são responsáveis por realizar ajustes automáticos na potência dos queimadores ou das resistências elétricas.
Mas, isso não é feito de qualquer jeito. O PID analisa continuamente três informações:
- Erro atual entre temperatura medida e desejada;
- Comportamento acumulado desse erro;
- Tendência futura da temperatura.
Desta forma, as oscilações são reduzidas a níveis mínimos, mantendo a estabilidade térmica, mesmo diante de situações que geram perturbações de processo.
Uma sintonia adequada do PID reduz:
- sobreaquecimentos;
- oscilações de temperatura;
- desperdício de combustível;
- desgaste dos equipamentos.
CLPs
Os CLPs atuam sincronizando todas as zonas do forno, fazendo com que o perfil térmico seja mantido durante toda produção.
Além disso, em conjunto com o sistema PID, coordenando toda a lógica do forno.
E de qual forma? Por meio de:
- Leitura dos sensores;
- Controle dos queimadores;
- Acionamento de ventiladores;
- Controle da velocidade dos transportadores;
- Gerenciamento dos alarmes;
- Intertravamentos de segurança.
Supervisórios (SCADA)
Os supervisórios SCADA são mais do que simples interfaces para operadores. Estes sistemas acompanham todo o processo em tempo real, tornando possível visualizar:
- Temperaturas de cada zona;
- Consumo de combustível;
- Estado dos queimadores;
- Velocidade da linha;
- Histórico de alarmes;
- Gráficos de tendência.
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Controle por zonas: o segredo da estabilidade térmica
Como garantir o controle independente de múltiplas zonas? Sim, esta é a dúvida de muitos.
Acontece que o controle por zonas é possível porque cada região do forno possui seu próprio conjunto de:
- Sensores;
- Queimadores;
- Controlador PID;
- Malha de controle.
Assim, o controle não é feito por meio da temperatura média, como é de costume em outros fornos.
E isso permite a criação de perfis térmicos extremamente precisos.
Exemplo prático
- Zona 1: remoção da umidade;
- Zona 2: aquecimento gradual;
- Zona 3: sinterização;
- Zona 4: estabilização;
- Zona 5: início do resfriamento.
E não, nunca é “frescura”!
Todo esse trabalho tem um fundamento! Essa estratégia de controle por zonas reduz tensões térmicas e melhora significativamente a uniformidade entre as peças produzidas.
Como a automação reduz o consumo de energia
O alto consumo de energia elétrica é um dos grandes vilões da indústria, independente do setor.
E os fornos, neste contexto, estão entre os equipamentos de maior consumo energético dentro de uma indústria cerâmica.
Então, qualquer melhoria que reduza o consumo energético ao longo do ano, é um grande feito para a empresa.
A automação, neste cenário, contribui para reduzir esse consumo por meio de diversas estratégias, ao:
- Ajustar automaticamente a relação ar-combustível;
- Modular a potência dos queimadores;
- Controlar a velocidade de exaustores;
- Recuperar o calor dos gases de exaustão;
- Adaptar a temperatura conforme a carga do forno;
- Reduzir superaquecimentos desnecessários.
E não menos importante, tudo isso colabora com a redução das emissões de gases e aumenta a eficiência energética da planta.
Conclusão
Na indústria cerâmica, os fornos contínuos exigem um controle de temperatura apurado, pois se trata de um dos fatores mais críticos do processo.
A automação, neste contexto, é um artifício tecnológico essencial para monitorar e ajustar continuamente as condições de operação.
Desta maneira, garante-se que as diferentes etapas da curva de queima sejam executadas de forma precisa.
Além dos resultados relacionados à qualidade, há ganhos em produtividade, eficiência energética e confiabilidade do processo.
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FAQ – Automação na indústria cerâmica
1. Por que o controle de temperatura é importante nos fornos contínuos?
O controle adequado permite manter o perfil térmico necessário em cada etapa da queima, reduzindo problemas como trincas, deformações, alterações dimensionais e baixa resistência mecânica.
2. Quais equipamentos são utilizados na automação de fornos contínuos?
Sensores de temperatura, controladores PID, CLPs e sistemas supervisórios SCADA estão entre os principais recursos utilizados para monitorar e controlar o processo.
3. Como funciona o controle de temperatura por zonas?
Cada região do forno possui sensores, queimadores, controlador PID e sua própria malha de controle, permitindo ajustar individualmente a temperatura conforme a etapa do processo.
4. Como a automação ajuda a reduzir o consumo de energia dos fornos?
A automação permite modular queimadores, controlar exaustores, ajustar a relação ar-combustível e adaptar a temperatura à carga do forno, reduzindo desperdícios e superaquecimentos desnecessários.
