As linhas hidráulicas tradicionais usam uma única extremidade alargada e geralmente são fabricadas de acordo com as normas SAE-J525 ou ASTM-A513-T5, materiais de difícil obtenção no mercado interno. Os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) que buscam fornecedores nacionais podem substituir os tubos por outros fabricados de acordo com as especificações SAE-J356A e vedados com anéis de vedação tipo O, conforme mostrado na imagem. Fabricado pela Tru-Line.
Nota do editor: Este artigo é o primeiro de uma série de duas partes sobre o mercado e a produção de linhas de transferência de fluidos para aplicações de alta pressão. A primeira parte discute a situação das bases de fornecimento de produtos convencionais, tanto nacionais quanto estrangeiras. A segunda parte aborda os detalhes de produtos menos convencionais voltados para esse mercado.
A pandemia da COVID-19 causou mudanças inesperadas em muitos setores, incluindo a cadeia de suprimentos de tubos de aço e o processo de fabricação de tubos. Do final de 2019 até o presente, o mercado de tubos passou por mudanças disruptivas tanto nas operações de fábrica quanto nas de logística. Uma questão que já vinha se arrastando há tempos veio à tona.
A força de trabalho é agora mais importante do que nunca. A pandemia é uma crise humanitária, e a importância da saúde alterou o equilíbrio entre trabalho, vida pessoal e lazer para a maioria, senão todos. O número de trabalhadores qualificados diminuiu devido à aposentadoria, à impossibilidade de alguns trabalhadores retornarem aos antigos empregos ou encontrarem novos empregos no mesmo setor, e a muitos outros fatores. Nos primeiros dias da epidemia, a escassez de mão de obra concentrou-se principalmente em setores que dependem de trabalho na linha de frente, como saúde e varejo, enquanto os trabalhadores da indústria manufatureira estavam em licença não remunerada ou com jornadas de trabalho significativamente reduzidas. As indústrias manufatureiras agora têm dificuldade em recrutar e reter funcionários, incluindo operadores experientes de fábricas de tubos. A fabricação de tubos é um trabalho braçal, em grande parte manual, que exige esforço meticuloso em um ambiente sem climatização. Use equipamentos de proteção individual adicionais (como máscaras) para mitigar a infecção e siga regras extras, como manter uma distância de 2 metros. O distanciamento social pode aumentar o estresse em um trabalho que já possui muitos fatores que aliviam o estresse.
O fornecimento de aço e os custos do aço bruto também sofreram alterações durante a pandemia. Para a maioria dos tubos, o aço representa o maior custo de componente. Como regra geral, o aço corresponde a 50% do custo por metro de tubo. Até o quarto trimestre de 2020, os preços do aço laminado a frio nos EUA giravam em torno de US$ 800/t durante três anos. No final de 2021, os preços caíram para US$ 2.200 por tonelada.
Considerando como esses dois fatores mudaram durante a pandemia, como as empresas do mercado de tubos estão reagindo? Qual o impacto dessas mudanças na cadeia de suprimentos de tubos e quais orientações úteis o setor pode receber para superar essa crise?
Há muitos anos, um alto executivo de uma fábrica de tubos resumiu o papel de sua empresa no setor: "Aqui, fazemos apenas duas coisas: fabricamos tubos e os vendemos." Muitas distrações, muitos fatores que enfraquecem os valores essenciais da empresa ou a crise atual (ou todos esses fatores, o que frequentemente acontece) são valiosos para executivos que se sentem sobrecarregados.
É importante alcançar e manter o controle concentrando-se no que é importante: os fatores que afetam a fabricação e a venda de tubos de qualidade. Se os esforços de uma empresa não estiverem focados nessas duas atividades, é hora de voltar ao básico.
Com a disseminação da pandemia, a demanda por tubos em alguns setores caiu a quase zero. Fábricas de automóveis e empresas de outros setores considerados insignificantes estão paralisadas. Houve um tempo em que muitos no setor não fabricavam nem vendiam tubos. O mercado de tubos continua existindo apenas para alguns negócios essenciais.
Felizmente, as pessoas estão fazendo o que fazem. Algumas compram freezers adicionais para armazenar alimentos. O mercado imobiliário demora mais para aquecer e as pessoas tendem a comprar alguns ou muitos eletrodomésticos novos quando compram uma casa, então ambas as tendências sustentam a demanda por tubos de diâmetro menor. O setor de equipamentos agrícolas está começando a se recuperar, com cada vez mais proprietários querendo tratores pequenos ou cortadores de grama de giro zero. O mercado automotivo então reiniciou, embora em um ritmo mais lento devido a fatores como a escassez de chips.
Figura 1. As normas SAE-J525 e ASTM-A519 foram estabelecidas como substitutas gerais para as normas SAE-J524 e ASTM-A513T5. A principal diferença é que as normas SAE-J525 e ASTM-A513T5 são soldadas, e não sem costura. Dificuldades de fornecimento, como prazos de entrega de seis meses, criaram oportunidades para outros dois produtos tubulares, o SAE-J356 (fornecido em tubo reto) e o SAE-J356A (fornecido em bobina), que atendem a muitos dos mesmos requisitos.
O mercado mudou, mas as diretrizes permanecem as mesmas. Nada é mais importante do que focar na fabricação e venda de tubos de acordo com as demandas do mercado.
A questão "fabricar ou comprar" surge quando as operações de manufatura enfrentam custos de mão de obra mais elevados e recursos internos fixos ou decrescentes.
A fabricação de produtos tubulares pós-soldagem exige recursos significativos. Dependendo da produção da fábrica, às vezes é economicamente vantajoso cortar as tiras largas internamente. No entanto, o corte interno pode ser oneroso, considerando as necessidades de mão de obra, o investimento em ferramentas e os custos de estoque.
Por um lado, o corte de 2.000 toneladas por mês resulta em 5.000 toneladas de aço em estoque, o que representa um grande investimento inicial. Por outro lado, a compra imediata de aço cortado em grandes dimensões requer um investimento inicial muito pequeno. Aliás, considerando que o produtor de tubos pode negociar condições de crédito com a empresa de corte longitudinal, isso pode até mesmo adiar o desembolso inicial. Cada fábrica de tubos é única nesse aspecto, mas é seguro afirmar que quase todos os produtores de tubos foram impactados pela pandemia de COVID-19 em relação à disponibilidade de mão de obra qualificada, custos do aço e fluxo de caixa.
O mesmo se aplica à própria produção de tubos, dependendo da situação. Empresas com extensas cadeias de valor agregado podem optar por sair do negócio de fabricação de tubos. Em vez de fabricar o tubo e depois curvá-lo, revesti-lo e produzir subconjuntos e conjuntos, elas compram o tubo e se concentram em outras atividades.
Muitas empresas que produzem componentes hidráulicos ou feixes tubulares para fluidos automotivos possuem suas próprias fábricas de tubos. Algumas dessas fábricas agora representam passivos em vez de ativos. Os consumidores na era da pandemia tendem a dirigir menos, e as previsões de vendas de automóveis estão muito aquém dos níveis pré-pandemia. O mercado automotivo está associado a termos negativos como paralisações, quedas acentuadas e escassez. Não há nada que sugira que a situação de fornecimento das montadoras e seus fornecedores mudará significativamente em um futuro próximo. Notavelmente, cada vez mais veículos elétricos neste mercado possuem menos componentes de transmissão de tubos de aço.
As fábricas de tubos próprias geralmente são construídas a partir de projetos personalizados. Isso é uma vantagem para o uso pretendido – fabricar tubos para uma aplicação específica – mas uma desvantagem em termos de economia de escala. Por exemplo, considere uma fábrica de tubos projetada para produzir peças com diâmetro externo de 10 mm para um projeto automotivo conhecido. O programa garante configurações baseadas na quantidade. Posteriormente, um procedimento muito menor foi adicionado para outro tubo com o mesmo diâmetro externo. O tempo passou, o plano inicial expirou e a empresa não tinha volume suficiente para justificar o segundo plano. Os custos de instalação e outros custos são muito altos para justificá-lo. Nesse caso, se a empresa conseguir encontrar um fornecedor qualificado, deve tentar terceirizar o projeto.
É claro que o cálculo não termina no corte. Etapas de acabamento, como revestimento, corte no comprimento desejado e embalagem, adicionam custos consideráveis. Como diz o ditado, o maior custo oculto na fabricação de tubos é o manuseio. O tubo é transportado da fábrica para o armazém, onde é retirado e carregado em uma bancada para o corte final no comprimento desejado. Em seguida, os tubos são empilhados para garantir que sejam alimentados na máquina de corte um a um – todas essas etapas exigem mão de obra. Esse custo de mão de obra pode passar despercebido por um contador, mas se traduz em um operador de empilhadeira extra ou uma pessoa a mais no departamento de transporte.
Figura 2. As composições químicas das normas SAE-J525 e SAE-J356A são quase idênticas, o que permite que esta última substitua a primeira.
Tubos hidráulicos existem há milhares de anos. Os egípcios produziam fios de cobre há mais de 4.000 anos. Fios de bambu eram usados ​​na China durante a Dinastia Xia, por volta de 2000 a.C., e posteriormente os sistemas de encanamento romanos foram construídos com condutos de chumbo, um subproduto do processo de fundição de prata.
Tubos de aço sem costura modernos estrearam na América do Norte em 1890. De 1890 até hoje, a matéria-prima para esse processo é um tarugo sólido redondo. Inovações na fundição contínua na década de 1950 levaram à transformação dos tubos sem costura, de lingotes para o que era então uma matéria-prima de aço de baixo custo: tarugos. No passado e no presente, os tubos hidráulicos são fabricados por trefilação a frio dos tubos ocos sem costura produzidos por esse processo. No mercado norte-americano, são classificados como SAE-J524 pela Sociedade de Engenheiros Automotivos (SAE) e ASTM-A519 pela Sociedade Americana para Testes e Materiais (ASTM).
A produção de tubos hidráulicos sem costura tende a ser um processo trabalhoso, especialmente para diâmetros pequenos. Requer muita energia e muito espaço.
Soldagem. Na década de 1970, o mercado mudou. Depois de dominar o mercado de tubos de aço por quase 100 anos, a soldagem sem costura foi superada pelos tubos soldados, que se mostraram adequados para diversas aplicações mecânicas nos mercados da construção civil e automotivo. Eles chegaram a conquistar espaço no que antes era território intocável – o setor de oleodutos e gasodutos.
Duas inovações contribuíram para essa mudança no mercado. Uma delas envolve a fundição contínua de placas, que permite às siderúrgicas produzir em massa tiras planas de alta qualidade de forma eficiente. Outro processo torna a soldagem por resistência de alta frequência viável para a indústria de tubos. O resultado é um novo produto: desempenho tão bom quanto o de tubos de aço sem costura, comparado a produtos similares, e a um custo menor. Esse tubo ainda é fabricado hoje e é classificado como SAE-J525 ou ASTM-A513-T5 no mercado norte-americano. Como o tubo passa por um processo de trefilação e recozimento, trata-se de um produto que exige muitos recursos. Esses processos não são tão intensivos em mão de obra e capital quanto os processos sem costura, mas os custos associados a eles ainda são altos.
Desde a década de 1990 até o presente, a maior parte dos tubos hidráulicos consumidos no mercado interno, sejam eles sem costura (SAE-J524) ou soldados (SAE-J525), são importados. Isso pode ser resultado da grande diferença nos custos de mão de obra e matéria-prima de aço entre os EUA e os países exportadores. Nos últimos 30 a 40 anos, esses produtos estiveram disponíveis em fabricantes nacionais, mas nunca conseguiram se consolidar como dominantes nesse mercado. O custo favorável dos produtos importados representa um obstáculo considerável.
O mercado atual apresenta um consumo de produtos sem costura, trefilados e recozidos, como o J524, que vem diminuindo ao longo dos anos. Ele ainda está disponível e tem seu espaço no mercado de linhas hidráulicas, mas os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) geralmente optam pelo J525 se o produto soldado, trefilado e recozido J525 estiver prontamente disponível.
A pandemia atinge o mercado e este muda novamente. A oferta global de mão de obra, aço e logística está diminuindo em ritmo semelhante à queda na demanda por automóveis mencionada anteriormente. O mesmo ocorre com a oferta de tubos hidráulicos J525 importados. Diante desses eventos, o mercado interno parece estar preparado para outra mudança. Pronto para produzir outro produto, menos trabalhoso do que soldar, trefilar e recozer tubos? Um já existe, embora não seja de uso comum. Trata-se da norma SAE-J356A, que atende aos requisitos de muitas aplicações hidráulicas (veja a Figura 1).
As especificações publicadas pela SAE tendem a ser curtas e simples, pois cada especificação define apenas um processo para fabricação de tubos. A desvantagem é que as normas J525 e J356A apresentam considerável sobreposição em dimensões, propriedades mecânicas, etc., o que pode gerar confusão. Além disso, a norma J356A refere-se a um produto em bobina para linhas hidráulicas de pequeno diâmetro e é uma variante da J356, que se refere a um tubo reto usado principalmente na fabricação de linhas hidráulicas de grande diâmetro.
Figura 3. Embora muitos considerem os tubos soldados e trefilados a frio superiores aos tubos soldados e laminados a frio, as propriedades mecânicas dos dois produtos são comparáveis. Nota: O valor imperial em PSI é uma conversão aproximada da especificação; trata-se de um valor métrico em MPa.
Alguns engenheiros acreditam que a norma J525 se destaca em aplicações hidráulicas de alta pressão, como as utilizadas em equipamentos pesados. A norma J356A é menos conhecida, mas também é uma especificação para transporte de fluidos de alta pressão. Às vezes, os requisitos de conformação final são diferentes: a J525 não possui cordão interno, enquanto a J356A tem controle de rebarba e um cordão interno menor.
As matérias-primas possuem propriedades semelhantes (ver Figura 2). Pequenas diferenças na composição química estão relacionadas às propriedades mecânicas desejadas. Para atingir determinadas propriedades mecânicas, como resistência à ruptura por tração ou resistência máxima à tração (UTS), a composição química ou o tratamento térmico do aço são limitados para produzir resultados específicos.
Os tipos de tubos compartilham um conjunto comum de parâmetros de desempenho mecânico semelhantes, tornando-os intercambiáveis ​​em muitas aplicações (ver Figura 3). Em outras palavras, se um não estiver disponível, o outro provavelmente atenderá aos requisitos. Ninguém precisa reinventar a roda; a indústria já dispõe de um conjunto de rodas fortes e equilibradas.
A Tube & Pipe Journal tornou-se a primeira revista dedicada ao setor de tubos metálicos em 1990. Hoje, continua sendo a única publicação na América do Norte dedicada ao setor e se consolidou como a fonte de informação mais confiável para profissionais da área.
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