Em fábricas de corpos moedores, as esferas de aço chegam ao forno por calhas e estruturas de alimentação, e a cadência do forno depende de como esse material é entregue a cada carga. Quando o controle é manual, o operador fica exposto ao calor e à movimentação de peças pesadas, e a carga varia de turno para turno. O carregamento automático de esferas para forno tira essa tarefa da mão do operador e repete o mesmo movimento em todo ciclo.
A PMA Automação Industrial projetou, fabricou, instalou e acompanhou em operação um dispositivo de autoloading para uma fabricante de esferas de moagem para mineração. O equipamento foi aparafusado na estrutura de alimentação que já existia na linha, sem reconstruí-la, e passou a ser comandado por uma IHM própria integrada ao comando da planta.

O desafio
A linha recebe as esferas por uma calha e as conduz pela estrutura de alimentação até o forno. Antes do projeto, a carga dependia da ação do operador junto à linha, num ambiente com poeira, temperatura alta e peças de vários quilos em movimento.
O cliente pediu um equipamento que fizesse essa movimentação de forma automática, que pudesse ser regulado para os diferentes diâmetros produzidos e que conversasse com o comando já existente da linha. A instalação tinha de aproveitar a estrutura existente e caber no espaço em volta dela, com a linha em produção.
A solução: carregamento automático de esferas para forno
- Barra superior de fixação. Um tubo retangular com chapas de fixação nas pontas é aparafusado sobre a estrutura de alimentação existente. É dele que todo o conjunto fica suspenso.
- Braços em paralelogramo. Dois pares de braços em barra chata, articulados em pinos, descem por fora da estrutura. A geometria em paralelogramo faz a peça da ponta se deslocar sempre na mesma orientação, sem girar.
- Caixa de transferência. Na ponta dos braços fica uma caixa fechada em chapa de aço, com os cubos de articulação nas extremidades. É ela que atua sobre o fluxo de esferas na entrada do forno.
- Acionamento pneumático. Um cilindro de 63 mm de diâmetro e 120 mm de curso, montado num suporte de piso próprio, movimenta o conjunto. Dois reguladores de vazão controlam a velocidade nos dois sentidos e dois sensores magnéticos informam as posições ao comando.
- Ajuste por fuso. Num pedestal ao lado do suporte, dois fusos de 32 mm com mancal e volante regulam a posição do conjunto. A troca de produto é feita no volante, sem trocar peças.
- Comando e IHM. Uma caixa de comando concentra a IHM touch, o botão de emergência, o rearme e o seletor de modo. O dispositivo foi integrado em rede Profibus ao comando existente da linha.

Por que esta arquitetura
O paralelogramo resolve o movimento com o mínimo de peças: quatro braços e oito articulações levam a caixa de uma posição a outra mantendo a face dela sempre paralela. Não há guia linear exposta à poeira e ao calor, e o desgaste fica concentrado em pinos e buchas simples de trocar.
Atuação pneumática porque o ar comprimido já existia na linha, o cilindro tolera o ambiente quente e empoeirado melhor que um acionamento eletromecânico, e a velocidade é regulada nos reguladores de vazão, sem programação. O ajuste ficou mecânico, por fuso, porque só muda quando muda o produto: não precisava de servo nem de receita no CLP.
Prender o conjunto na estrutura existente, com um suporte de piso só para o cilindro, evitou reconstruir a alimentação e permitiu fabricar e testar tudo na PMA antes da parada de instalação.

Engenharia envolvida
- Projeto mecânico do conjunto pendular, do suporte e do sistema de ajuste.
- Projeto elétrico e de automação, com a lógica de comando e a integração em rede Profibus.
- Fabricação em caldeiraria e usinagem na PMA, com pintura do conjunto.
- Try-out interno mecânico, elétrico e de automação antes do envio.
- Instalação em campo mecânica, elétrica e de automação, com a passagem dos cabos de rede.
- Configuração da IHM e acompanhamento assistido da operação, com vistorias e ajustes depois da partida.

Segurança e conformidade
O operador deixou de atuar junto à estrutura de alimentação: o comando passou para a caixa ao lado da linha, com botão de emergência e rearme ao alcance. Os sensores magnéticos informam ao comando as posições do conjunto, e uma trava manual no topo permite imobilizar os braços para manutenção. O projeto considerou os requisitos da NR-12 para comando e parada de emergência.

Parceiros tecnológicos da solução
- Siemens: IHM touch e proteção elétrica do comando.
- SMC: cilindro pneumático, reguladores de vazão e sensores magnéticos.
Aplicações semelhantes
O conceito de conjunto pendular em paralelogramo com acionamento pneumático e ajuste por fuso serve a outras alimentações de forno e de máquina: forjados, fundidos, rolos e peças cilíndricas indo para tratamento térmico, prensas e usinagem. Em mineração e siderurgia, onde o ambiente castiga o equipamento, a escolha de articulações e atuadores pesa tanto quanto a lógica. Veja como a PMA trata projetos desse tipo em automação e controle e em soluções para mineração.
Perguntas frequentes
Dá para automatizar a alimentação de forno sem trocar a estrutura existente?
Na maioria dos casos, sim. Neste projeto o dispositivo foi aparafusado sobre a estrutura de alimentação que já existia, e só o cilindro ganhou um suporte de piso próprio.
O mesmo dispositivo atende esferas de diâmetros diferentes?
Atende, desde que o ajuste esteja previsto no projeto. Aqui, fusos com volante regulam a posição do conjunto, e a troca de produto é feita sem ferramenta especial e sem trocar peças.
É possível integrar o dispositivo ao CLP que já existe na linha?
Sim. O autoloading foi ligado em rede Profibus ao comando existente. O levantamento de campo define a rede, os sinais trocados e o que fica no CLP do cliente e o que fica no comando novo.
Por que usar um mecanismo em paralelogramo?
Porque ele desloca a peça mantendo a mesma orientação usando só articulações, sem guias lineares. Em ambiente com poeira e calor, isso significa menos componentes sensíveis e manutenção mais simples.
Tem uma aplicação parecida na sua fábrica?
Os engenheiros da PMA avaliam o seu processo e desenvolvem a solução sob medida, do estudo de viabilidade ao start-up.


