doi: 10.4322/tmm.00501011
MODELO DE SIMULAÇÃO PARA O INÍCIO DE OPERAÇÃO DOS
EQUIPAMENTOS E OTIMIZAÇÃO DOS PROCESSOS DA ACIARIA
DA SIDERÚRGICA MARABÁ
Fernando Souza Cândido 1
Milton Carlos de Almeida Lima 2
Michel d’Audenhove 3
Resumo
O desafio de implementar uma Aciaria Elétrica da Siderúrgica Marabá – Simara, localizada em Marabá – PA,
utilizando de forma racional e estratégica os recursos financeiros e de engenharia, viabilizou o desenvolvimento de um
modelo de simulação com interface amigável de entrada de dados e análise de resultados, que permite fazer o sincronismo
do processo da Aciaria. A utilização deste modelo possibilita apontar eventuais gargalos, ociosidades e apresentar o
resultado de produção objetivado, alterando-se os parâmetros e equipamentos do processo de produção. Esse trabalho
apresenta uma ferramenta que auxilia na análise das principais interferências da Aciaria, criando condições para tomada
de decisão de investimentos em diferentes equipamentos, em função das condições de contorno pré-estabelecidas e das
alternativas que tornem o processo viável.
Palavras-chave: Aciaria; Processos; Simulação; Modelos.
SIMULATION model FOR start-up of THE EQUIPMENTS and
processes OpTIMIZAtion of SIMARA STEEL PLANT
Abstract
The challenge to implement a Meltshop at Simara Steel Plant, located in Marabá - PA, using financial and
engineering resources in a strategic and rational base, became possible the development of a simulation model, with a
friendly interface of the data entries and analysis results. The model allows carrying out the synchronism of melt shop
processes. Its use becomes possible to point out eventual bottleneck, dead time and presentation of the production
targets, changing equipment and production process parameters. This work presents a tool that assists in the analysis of
the main interference of the melt shop, creating conditions to take decision in function of the preset contour conditions
and the alternatives that make possible profitable processes.
Key words: Melt shop; Processes; Simulation; Models.
1 INTRODUÇÃO
A indústria siderúrgica, em contínua evolução, evidencia
que a capacidade de redução de custo na cadeia produtiva definirá
a competitividade das Siderúrgicas nos cenários nacional e internacional.
Portanto, implementar uma Aciaria moderna com baixos
custos e alta produtividade é o desafio dos engenheiros e parceiros
do projeto da Siderúrgica Marabá - Simara.
O presente trabalho foi desenvolvido por uma equipe mista
de engenheiros da Simara e da Belge Engenharia e Simulação.
O desafio principal foi desenvolver um
modelo de simulação da nova Aciaria da Simara,
para obter uma ferramenta que permitisse apontar
eventuais gargalos, ociosidades e apresentar o
resultado de produção objetivado, alterando-se
os parâmetros e os equipamentos do processo de
produção.
Além disso, esta ferramenta deve analisar
as principais interferências na Aciaria, criando
condições para tomada de decisão em função de
alternativas que tornem o sistema viável, caso seja
detectado algum gargalo.(1)
1
Eng.º Mecânico, M.Sc., Gerente da Aciaria de Aços Longos da Siderúrgica Nacional - CSN, Rod. BR 393, Lúcio Meira, km 5.001,
Vila Santa Cecília, CEP 27260-390, Volta Redonda, RJ. [email protected].
2
Eng.º Mecânico, Gerente Geral da Siderúrgica Marabá – Simara, Rod. PA 150,
Distrito Industrial, km 425, CEP 68508-970, Marabá,PA. [email protected].
3
Diretor da Belge Engenharia e Simulação, Rio de Janeiro - RJ. Rua Bernardino de Campos, 318 – 10º andar,
São Paulo – SP - tel.: (11) 5561-5353. email: [email protected].
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Tecnologia em Metalurgia e Materiais, São Paulo, v.5, n.1, p. 56-59, jul.-set. 2008
O escopo do modelo compreende todo o sincronismo utilizado na Aciaria.
As condições de contorno pré-estabelecidas começaram
desde a retirada do ferro-gusa líquido dos Altos-Fornos, passando
pela sucata metálica do pátio interno, até a saída dos tarugos lingotados provenientes do lingotamento contínuo.
Desenvolveu-se uma planilha de entrada de dados que
permite ao usuário alterar os parâmetros em cada rodada de simulação, construindo um leque de cenários para avaliar as situações
atuais e futuras do comportamento do sistema.
O modelo foi desenvolvido no software de simulação
ProModel, da empresa americana Promodel.
3 RESULTADOS
Pátio de sucatas
9
2000
1500
1000
500
0
Figura 1. Exemplos de parâmetros utilizados.(2)
Após a simulação, o modelo apresenta uma saída de resultados
que são analisados e permitem o gerenciador obter informações de
custo, produtividade, sincronismo da Aciaria e outros dados que são
relevantes para a otimização do processo. Na Figura 2 é possível visualizar alguns gráficos de saída de resultados do modelo.
8
7
56
4
32
1
0
10
5
15
Tempo
20
25
1 Cavaco 3 Estamparia 5 Indústria 7 Miúda 9 Gusa
2 Retorno 4 Pacote
6 Tesourada 8 Recuperada
Figura 3. Resultados de saídas dos diferentes tipos de sucata.(2)
Observando esse gráfico encontram-se a
quantidade inicial e o comportamento ao longo
da simulação para cada tipo de sucata. Permite-se
analisar, por exemplo, consumo de cada tipo de
sucata e verificar os inputs necessários para a
alimentação do pátio.
Na Figura 4 podem-se observar a quantidade de aço produzido para uma determinada
simulação considerando um período pré-estabelecido de hora sazonal.
Quantidade
Os processos submetidos à simulação e suas informações
correspondentes foram inseridas por meio de um arquivo com
planilhas, instalada junto com o modelo na pasta especificada. Nestas
planilhas todos os campos estão devidamente identificados para
orientar o usuário e tornar o modelo mais amigável. A Figura 1 apresenta um exemplo de planilha utilizada para entrada de dados.
Destacam-se (Figura 3), alguns gráficos
obtidos a partir de um determinado cenário, correspondente a um conjunto de parâmetros informados
nas devidas planilhas de entrada de dados.
Quantidade de sucata
2 MATERIAIS E MÉTODOS
Quantidade de aço produzido
900.000
800.000
700.000
600.000
500.000
400.000
300.000
200.000
100.000
0
Aço produzido
Aço produzido por dia
5
10
15
Tempo
20
Figura 4. Resultados de saídas dos diferentes tipos de sucata.(2)
O Gráfico de Custos pode ser visto na
Figura 5, onde se simulam os custos de ferro gusa
e de sucata metálica, permitindo comparar custos
de diferentes tipos de sucata e suas correlações
com diversas variáveis que impactam o custo final
do aço.
200.000
Custo da sucata
150.000
100.000
Custo da gusa
50.000
0
Figura 2. Saídas de resultados.(2)
Tecnologia em Metalurgia e Materiais, São Paulo, v.5, n.1, p. 56-59, jul.-set. 2008
0
5
10
15
Tempo
20
Figura 5. Resultados de saídas de custos.(2)
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A Figura 6 apresenta um gráfico de estados dos recursos.
neste gráfico são apresentadas as porcentagens de tempo de simulação em que determinado recurso esteve em cada estado. No
exemplo, pode-se verificar que a ponte rolante do pátio de sucatas
apresenta uma taxa de utilização de 25%.
Status de recursos
Nome0%
rPRSuc
rCTCestao
rPRFornos60
rPRFornos75
rCTFornos
Utilizando
25%
50%
75%
Utilização Estacionando Aguardando
100%
É importante salientar que o modelo
permite fazer simulações dos tempos de processamento da corrida no Forno Elétrico a Arco, do
Forno Panela, das áreas de apoio e do Lingotamento Contínuo, permitindo aos responsáveis
do processo tomar as decisões que otimizam a
produtividade e diminuem os custos da Aciaria.
A Figura 9 apresenta alguns exemplos de
dados que são utilizados para obter os tempos de
movimentação das pontes rolantes.
Baixo
Figura 6. Resultados de saídas de custos.(2)
Para cada planilha faz-se necessário entrar com todas as
variáveis que influenciam no processo. Por exemplo, na planilha de
sucata é necessário definir alguns parâmetros, como: massa específica, rendimento, custos, quantidade a ser utilizada por corrida e
outros dados, que podem influenciar o resultado do carregamento,
do refino primário e no aumento da temperatura do aço no Forno
Elétrico a Arco.
A Figura 7 apresenta um exemplo que foi utilizado no
desenvolvimento deste modelo.
Figura 9. Exemplos de dados para obtenção dos tempos
das pontes rolantes.(2)
Releva-se observar, que o modelo permite
simular várias situações que influenciam o processo
da Aciaria.(1) Neste trabalho opta-se por apresentar
alguns exemplos, mas as possibilidades de simulação são enormes, dependendo da criatividade,
do conhecimento e da disponibilidade de dados
confiáveis para alimentar o modelo. A Figura 10
apresenta uma vista do modelo em determinado
momento do início de uma simulação.
Figura 7. Entrada de dados para sucata.(2)
O modelo apresenta informações que podem ser utilizadas
para entender a real necessidade de colocar mais equipamentos,
dar suporte em dimensionamentos de equipamentos dos tipos
velocidade de translação das pontes rolantes, dimensão de eletroímãs etc. Na Figura 8 é apresentado um exemplo de parâmetros
que permitiram simular os tempos de carregamento do pátio de
sucata interno e a locação de sucatas por baia.
Figura 10. Vista da simulação de um cenário.(3)
4 CONCLUSÕES
Figura 8. Parâmetros usados para simulação de carregamento de sucata.(2)
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O modelo permite analisar o método de
operação e verificar as principais interferências
no ambiente estudado, criando condições para
tomada de decisão nos investimentos necessários
para a Aciaria.
Tecnologia em Metalurgia e Materiais, São Paulo, v.5, n.1, p. 56-59, jul.-set. 2008
Este modelo permitirá fazer o sincronismo da Aciaria, pois
foi desenvolvido utilizando os parâmetros de tempo e movimentação para cada atividade do processo. Sua abrangência vai desde
a preparação e o carregamento dos cestões na área de preparação
de sucatas, até as áreas do Forno Elétrico a Arco,
Forno Panela, Lingotamento Contínuo e dos
processos de apoio, como: preparação de panelas
e movimentação das pontes rolantes.
REFERÊNCIAS
1 HARREL, C.R.; MOTT, J.R.A.; BATEMAN, R.E.; BOWDEN, R.G.; GOGG, T.J. Simulação: Otimizando os sistemas. São
Paulo: Belge Simulação e IMAM, 2005.
2 CANDIDO, F.S.; LIMA, M.C.A.; D’AUDENHOVE, M. Utilização da ferramenta de simulação para otimização da
implantação dos equipamentos da aciaria da Siderúrgica Marabá. In: SEMINÁRIO DE ACIARIA – INTERNACIONAL,
38. 2007, Belo Horizonte. Anais... São Paulo: ABM, 2007. p. 217-24.
Recebido em: 18/12/07
Aceito em: 15/08/08
Proveniente de: SEMINÁRIO DE ACIARIA - INTERNACIONAL, 38., 2007, Belo Horizonte, MG. São Paulo: ABM,
2007.
Tecnologia em Metalurgia e Materiais, São Paulo, v.5, n.1, p. 56-59, jul.-set. 2008
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