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UNIDADE II TÓPICOS INTEGRADORES III ENGENHARIA MECÂNICA 2 SUMÁRIO PARA INÍCIO DE CONVERSA ...................................................................................... 4 1. TRANSPORTADORES DE MATERIAIS A GRANEL ............................................... 4 1.1. Transportadores Contínuos para Graneis – Esteiras Transportadoras ................................... 5 1.2. Transportadores Contínuos para graneis – Elevadores de canecas ...................................... 7 1.3. Transportadores para granéis - Rosca transportadora ou transportador helicoidal ........... 9 1.4. Transportador contínuo para granéis – Transportador de Arrasto (Hedler) .......................... 10 1.5. Segurança na Movimentação de Granéis ..................................................................................10 1.6. Dimensionamento de transportadores de granéis .....................................................................11 3 Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste material poderá ser reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização, por escrito, do Grupo Ser Educacional. Edição, revisão e diagramação: Equipe de Desenvolvimento de Material Didático EaD ___________________________________________________________________________ Batista, Alfredo José. Tópicos Integradores III (Engenharia Mecânica): Unidade 2 – Recife: Grupo Ser Educacional, 2020. ___________________________________________________________________________ Grupo Ser Educacional Rua Treze de Maio, 254 - Santo Amaro CEP: 50100-160, Recife - PE PABX: (81) 3413-4611 4 TÓPICOS INTEGRADORES III (ENGENHARIA MECÂNICA) UNIDADE II PARA INÍCIO DE CONVERSA Olá, prezado (a) aluno (a); Desejo sucesso no seu aprendizado neste Guia de Estudos, Unidade 2, da disciplina Tópicos Integradores III – Engenharia Mecânica, cujo tema é “Máquinas de Elevação e Transportes”. Já adianto que nesta Unidade você conhecerá os meios de Transportes de materiais a granel. Vamos lá! ORIENTAÇÕES DA DISCIPLINA Caro (a) aluno (a), no estudo dos transportadores de materiais a granel você vai conhecer os Transportadores contínuos, os Transportadores com elemento arrastador e os Transportes sem elemento arrastador. Vamos começar! PALAVRAS DO PROFESSOR Querido (a) aluno (a), esta disciplina não possui um livro-base, portando você deverá estudar e seguir as orientações dos Guias de Estudos disponibilizados ao longo da disciplina. Mais uma vez lhe desejo sucesso, prezado (a) aluno (a)! Vamos iniciar os estudos. 1. TRANSPORTADORES DE MATERIAIS A GRANEL Prezado (a) aluno (a), A partir de agora, vamos conhecer um pouco mais sobre os transportadores de materiais a granel. Vamos entender suas principais utilizações e modelos. 5 1.1. Transportadores Contínuos para Graneis – Esteiras Transportadoras Caro (a) aluno (a), as esteiras transportadoras são utilizadas para o transporte interno ou externo de materiais a granel. Quando falamos no transporte interno, estamos nos referindo ao transporte interno na indústria, nas unidades armazenadoras, no transporte de biomassa na geração de energia, entre outros. Externamente, podem ser usados no transporte de carvão mineral, de minérios, entre outros. Fig. 01: tranportador de esteira na mineração Fonte: https://cdn.pixabay.com/photo/2015/07/22/19/30/mining-856023_960_720.jpg Fig. 02: Unidade Armazenadora para 200.000 Ton. De açúcar demerara a granel. Fonte: o autor Fig.03: equipamentos de descarga de grãos e transportador de esteira para 300ton/h Fonte: o autor https://cdn.pixabay.com/photo/2015/07/22/19/30/mining-856023_960_720.jpg 6 Fig. 04: Transportador de esteira subterrâneo Fonte: o autor GUARDE ESSA IDEIA! Prezado (a) aluno (a), Neste momento vamos conhecer a esteira transportadora e seus componentes (fig. 04 e 05). Elas são de extrema importância para seu aprendizado e para seu sucesso profissional. 1.1.1. Componentes básicos das Esteiras Transportadoras Caro (a) estudante, Para entender os Componentes básicos das Esteiras Transportadoras, você precisa conhecer seus componentes. É importante destacarmos que elas são compostas por uma esteira de borracha contínua (1), com as extremidades emendadas por vulcanização, montadas em dois tambores extremos de mesmas dimensões, o motriz (2) e o movido (3). O acionamento é realizado por conjunto motor e redutor. O eixo de saída do redutor é interligado ao tambor motriz, que é responsável pela movimentação longitudinal do transportador. Além disso, entre os dois tambores, existem na parte superior da estrutura de cavaletes, ao longo do transportador, compostos de roletes de carga (4), que darão o apoio e a forma abaulada (ou reta) da esteira para o transporte a granel. No trecho inicial do transportador, onde recebe o carregamento de material (5) a ser transportado, os roletes de carga são emborrachados (6) para absorver o impacto. Na parte inferior da estrutura do transportador há suportes com roletes únicos para o apoio inferior da esteira. Esses roletes denominados de roletes de retorno (7) podem ser planos ou com anéis de borracha, de modo a evitar acúmulo do material no rolete e promover o desprendimento do material aderido à correia. Para manter a esteira sempre esticada e evitar 7 deslizamento no tambor de acionamento, existe um conjunto de tambores (8) para o contrapeso (9), que é o tensor por gravidade. Figura 05: esquematização básica de uma esteira transportadora Fonte: o autor Além disso, sobre os Componentes básicos das Esteiras Transportadoras também contam, é importante destacarmos que: 1. No transporte de matérias a granel, é comum permanecer produto aderido à esteira de borracha. Para a limpeza permanente, é posicionado, junto do tambor motriz (2), o raspador primário (10). Na parte inferior e ao longo do transportador são posicionados o (s) raspador (es) secundário (s) (11). Dependendo da extensão do transportador podem existir vários. 2. Para aumentar o ângulo de aderência da esteira de borracha com o tambor motriz (2) e, assim, diminuir a possibilidade de escorregamento, logo após o referido tambor, existe o tambor de encosto (12) situado na parte inferior, tencionando a esteira e forçando um maior ângulo de contado. 3. Os transportadores que fazem a descarga lateral de graneis, por gravidade em silos, possuem um mecanismo composto por tambores por onde a esteira passa e que permite a operação lateral, esse mecanismo se denomina Tripper. Muito utilizado para encher silos armazenadores. 4. O contrapeso (9) tem a finalidade de manter a esteira de borracha sempre esticada e evitar o deslizamento do tambor motriz na esteira. 1.2. Transportadores Contínuos para graneis – Elevadores de canecas Os Elevadores de Canecas, também denominados de elevadores de caçambas, destinam-se ao transporte vertical de materiais a granel (fig. 06), a exemplo de farelos, ração, grãos, fertilizantes, materiais granulados e abrasivos. São empregados na armazenagem em silos, na construção civil e, também, nas indústrias de mineração, de fertilizantes e químicas, entre outras. Lembre-se: Sempre que se precisar de transporte vertical contínuo de produtos a granel é o principal meio de realizá-lo. 8 Fig. 06: elevador de canecas para materiais a granel Fonte: https://cdn.pixabay.com/photo/2019/09/17/20/57/storage-tank-4484540_960_720.jpg Fig. 07: Unidade armazenadora de grãos Fonte: https://cdn.pixabay.com/photo/2019/12/02/18/14/agriculture-4668378_960_720.jpg Nas unidades armazenadoras com silos verticais, o transporte para enchimento das células de armazenagem é realizado através de elevadores de canecas, no transporte vertical. Já o transporte horizontal, na parte elevada, para enchimento dos silos, realiza-se por transportadores horizontais com tripper. No elevador de canecas, como apresentadonas figuras 06 e 08, no lado de carga, as canecas estão cheias de produto. A descarga ocorre devido ao lançamento dos grãos por força centrífuga no giro do tambor motriz, que são emborrachados. As canecas, já vazias, retornam para novo enchimento. O tambor motriz é acionado por um conjunto motor e redutor. Caso o acionamento pare de funcionar por, por exemplo, falta de energia, o lado da correia com as canecas cheias retornaria ao pé do elevador, provocando um grande acúmulo de produto e prejudicando o reinício da operação. Para evitar o problema, é instalado no eixo do tambor motriz, no lado oposto ao acionamento, um contra recuo. https://cdn.pixabay.com/photo/2019/09/17/20/57/storage-tank-4484540_960_720.jpg https://cdn.pixabay.com/photo/2019/12/02/18/14/agriculture-4668378_960_720.jpg 9 Fig.08: esquema de um elevador de canecas Fonte: o autor Em elevadores de grande porte, além do contra recuo, também se instala freio de sapatas eletro hidráulicos entre o motor e o redutor (lado de menor torque). O freio é intertravado eletricamente com o motor. Ele permanece livre enquanto o motor estiver ligado. Desligando o motor, as sapatas atuam parando o sistema. Além dos elevadores de canecas que utilizam correia de borracha (entre tambores) para fixar as canecas, como visto, existem os elevadores em que as canecas são fixadas e se movimentam através de correntes e rodas dentadas motriz e movida. 1.3. Transportadores para granéis - Rosca transportadora ou transportador helicoidal Esse tipo de transportador é muito empregado na movimentação de materiais a granel na indústria, para a alimentação de matérias-primas em máquinas e equipamentos. É também muito popular na agroindústria no transporte de grãos. Ele pode realizar o transporte horizontal, inclinado e vertical. Fig. 09: rosca transportadora utilizada para encher silos de grãos Fonte: o autor Os transportadores helicoidais são compostos por um tubo; um helicoide, com eixo longitudinal acionado por um sistema motorredutor, ou quando mais simples, com motor e polias e correias de transmissão. Há uma calha na parte inicial de abastecimento de grãos e um bico de descarga na outra extremidade. Componente e função: • Tambor Motriz: responsável pela movimentação do elevador, girando a correia com as canecas; • Tambor Movido: mesmo diâmetro do motriz, situa-se na parte inferior, tensionando e auxiliando na movimentação do elevador; • Correia de borracha: gira ao redor dos tambores extremos e prende as canecas de transporte; • Canecas: responsável pelo transporte dos granéis; • Ponto de carga: recebimento do material a transportar; • Ponto de descarga: local onde é descarregada a massa de grãos em área elevada. Pode ir, por 10 1.4. Transportador contínuo para granéis – Transportador de Arrasto (Hedler) Os transportadores de granéis de arrasto, também denominados de Redler, movimentam a carga através do arrasto da mesma, através de taliscas transversais presas a corrente longitudinal giratória articulada, através de uma superfície de deslizamento. O Redler é utilizado no transporte de grãos (milho, trigo), de areia, cimento, cinzas em caldeiras, entre outros. É fechado, evitando poeira para o ambiente. São versáteis e podem ser montados ao nível do piso, inclinado ou elevado. 1.5. Segurança na Movimentação de Granéis Caro (a) aluno (a), na movimentação de graneis, como em qualquer atividade, a segurança das pessoas e das instalações deve ter prioridade. A poeira originada da movimentação de carga é extremamente perigosa, pois pode ocasionar deflagração e explosão, caso esteja em um ambiente confinado. Nestas condições, qualquer centelha, que pode ser o contato de uma peça metálica numa estrutura, por exemplo, um parafuso, pode ocasionar uma deflagração e, caso não haja condições da liberação dos gases, pode ocorrer uma explosão. Devido a isso, casos de acidentes graves com perdas humanas e materiais já ocorrem em instalações armazenadoras e na indústria. GUARDE ESSA IDEIA! Prezado (a) aluno (a), É de extrema importância que você conheça e aplique as normas relacionadas à sua atividade de trabalho. Dessa forma, para o seu conhecimento, transcrevo abaixo parte das prescrições da Norma Regulamentadora NR 31 Segurança e Saúde no Trabalho na Agricultura, Pecuária Silvicultura, Exploração Florestal e Aquicultura; da Secretaria do Trabalho, do Ministério da Economia: Item 31.14.11 Os elevadores e sistemas de alimentação dos silos devem ser projetados e operados de forma a evitar o acúmulo de poeiras, em especial nos pontos onde seja possível a geração de centelhas por eletricidade estática. Item 31.14.12 Todas as instalações elétricas e de iluminação no interior dos silos devem ser apropriados à área classificada (ver NR 10). Item 31.14.13 Serviços de manutenção por processos de soldagem, operações de corte ou que gerem eletricidade estática devem ser precedidas de uma permissão especial onde serão analisados os riscos e os controles necessários. Item 31.14.14 Nos intervalos de operação dos silos o empregador rural ou equiparado deve providenciar a sua adequada limpeza para remoção de poeiras. Item 31.14.15 As pilhas de materiais armazenados deverão ser dispostas de forma que não ofereçam riscos de acidentes. 11 VEJA O VÍDEO! Peço agora a você, prezado (a) aluno (a) que, para uma melhor compreensão da movimentação de carga a granel, que assista aos vídeos indicados abaixo: Maior Transportador do Mundo: Obras Incríveis - A maior Esteira Transportadora do mundo - https://www.youtube. com/watch?v=uVEWr7kukOU (Duração 04:14); Elevador de Canecas - AutoCAD 3D: https://www.youtube. com/watch?v=ItzncUSR8G4(Duração 01:51); Elevador de Canecas: CDM Systems - Bucket Elevator Animation - https://www.youtube.com/ watch?v=l3C2r4I5o8Y(Duração 02:05); Contra Recuo de Alta Rotação Tsubaki: https://www.youtube. com/watch?v=-jRmH6q7SBA(Duração 02:43); Retrofit de Elevador de Caneca - Sistema MK RUD: https:// www.youtube.com/watch?v=Pxp0FWOaIYk(Duração 03:09); Movimentação cargas a granel: Specagra - https://www. youtube.com/watch?v=XrIVG_SqR_U(Duração 03:17); 1.6. Dimensionamento de transportadores de granéis 1.6.1. Transportadores de Correia Para o dimensionamento dos transportadores de correia, como foi visto no Item 1.1., algumas informações são de fundamental importância: 1. Material a ser transportado: tipo, peso específico, granulometria, teor de umidade, temperatura, abrasividade, capacidade de escoamento, ângulo de repouso; 2. Capacidade de transporte (toneladas/hora); 3. Definições de percurso na planta de instalação: definição da extensão do transportador para determinar a distância entre os tambores extremos (motriz e movido); posicionamento horizontal, em aclive ou declive, e altura necessária; 4. Condições operacionais: regime de funcionamento (contínuo, intermitente); condições ambientais (abrigado, exposto a intempéries, entre outros); 5. Outras características necessárias: esteira reversível; transportador fixo com ponto de descarga lateral móvel; transportador móvel. https://www.youtube.com/watch?v=uVEWr7kukOU https://www.youtube.com/watch?v=uVEWr7kukOU https://www.youtube.com/watch?v=ItzncUSR8G4 https://www.youtube.com/watch?v=ItzncUSR8G4 https://www.youtube.com/watch?v=l3C2r4I5o8Y https://www.youtube.com/watch?v=l3C2r4I5o8Y https://www.youtube.com/watch?v=-jRmH6q7SBA https://www.youtube.com/watch?v=-jRmH6q7SBA https://www.youtube.com/watch?v=Pxp0FWOaIYk https://www.youtube.com/watch?v=Pxp0FWOaIYk https://www.youtube.com/watch?v=XrIVG_SqR_U https://www.youtube.com/watch?v=XrIVG_SqR_U 12 1.6.1.1. Características do material a ser transportado Caro (a) aluno (a), Para que você amplie seus conhecimentos, são apresentadas abaixo as características de alguns materiais a granel que utilizam transportadores de esteira, dados que podem ser encontrados em informativos das áreas de agricultura (grãos detrigo, soja, entre outros); na mineração (minério de ferro, carvão mineral), e na indústria (areia, cimento, cinza de carvão). Veja: Tabela 01: Características de Materiais a Granel Material Peso Específico kg/m3 Ângulo de Repouso (θ) Inclinação Máxima (ϕ) Areia seca 1400 - 1800 35o 16o – 18o Escória de carvão de pedra 700 35o 20o Cimento Portland 1600 39o 20o – 23o Minério de ferro 1600 - 3200 35o 18o – 200 Cinza seca de carvão tamanho ½” e abaixo 600 40o 20o – 25o Trigo 700 a 800 28o 12o Soja integral 700 a 800 21o – 28o 12o – 16o Café grãos 400 25o 10o – 15o Fonte: dados do Manual de Transportadores Contínuos – Faço 1.6.1.2. Capacidade de transporte A capacidade de transporte (CT) depende da área da seção transversal da esteira transportadora (S), da velocidade da esteira (v), e do peso específico do material (ρ). A área (S) é o resultado da adição da área trapezoidal com a área circular, que dependem da largura da correia (L), do número de rolos, da inclinação dos rolos extremos (α) e do ângulo de repouso do material na correia (θ), conforme tabela 01. Fig. 10: esteira sobre 03 roletes de carga Fonte: o autor 13 À distância padrão do material à borda da correia é (x), em polegadas, é dada por: 9,0055,0 += Lx Eq. 01 Lembre-se que L é a largura da correia em polegadas. A capacidade volumétrica (Q) em tonelada/hora é dada pela seguinte expressão: KvQQ Tabelado ××= Eq.02 Onde v é a velocidade em m/s (ver tabela 02). Qtabelado você encontra na tabela 03 para transportadores com 03 roletes iguais e velocidade da esteira de 1m/s. K é o fator de correção da capacidade devido ao ângulo de repouso (θ), ver tabela 03. Tabela 02: velocidades máximas recomendadas (v) para materiais a granel em m/s Largura da correia (L). Polegadas (in) Cereais e materiais de fácil escoamento não abrasivos Carvão, areia, minérios desagregados, brita fina. Pouco abrasivos Minérios e pedras duros, pontiagudos, pesados e muito abrasivos. 16 2,5 1,6 1,6 20 3,0 2,0 1,8 24 3,0 2,5 2.3 30 3,6 3,0 2,8 36 4,1 3,3 3,0 42 4,1 3,6 3,0 48 4,6 3,6 3,3 54 5,1 3,6 3,3 60 5,1 3,6 3,3 66 - 4,1 3,8 72 - 4,1 3,8 Fonte: dados do Manual de Transportadores Contínuos – Faço. 14 Tabela 03: Capacidade Volumétrica de transportadores (Qtabelado) em m 3/h a 1,0 m/s Roletes Ângulo (θ) repouso material 24” 30” 36” 42” 48” 54” 60” Com 03 ro le tes iguais α = 20o 0o 58 95 141 197 261 335 418 5o 69 114 169 236 313 401 500 10o 82 134 199 277 367 470 586 15o 94 154 228 318 424 539 672 20o 107 174 258 359 476 609 759 25o 120 196 290 402 533 582 849 30o 133 217 321 445 590 755 940 Fonte: dados do Manual de Transportadores Contínuos – Faço. Tabela 04: Fatores de Correção da Capacidade (K) θ 00 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 210 220 230 240 K 1,00 1,00 0,99 0,98 0,97 0,95 0,93 0,91 0,89 0,85 0,81 0,78 0,76 0,73 0,71 Fonte: dados do Manual de Transportadores Contínuos – Faço. A capacidade de carga (CT) é dada em função da Capacidade volumétrica (Q) e o peso específico do material transportador (ρ), pela expressão: Eq. 03 VISITE A PÁGINA Prezado (a) estudante, Para ampliar seus conhecimentos e contribuir com seu aprendizado, indico a leitura do manual da Faço. No material você encontra as Características de variados Materiais a Granel, a capacidade volumétrica para outras configurações de rolete e ângulos de inclinação, entre outras informações. Veja o Manual no site: https://docs.google.com/ Excelente leitura! ρ×=QCT https://docs.google.com/viewer?a=v&pid=sites&srcid=ZGVmYXVsdGRvbWFpbnxlbmdlbmhhcmlhbWVjYW5pY2ExMjE3fGd4OjdlYzBiOWVkYjNjZjhiMDg 15 PRATICANDO Encontrando a Capacidade de carga de um transportador horizontal para trigo em grãos, com esteira de 42” de largura, sobre três roletes iguais, com os roletes laterais com inclinação de 20o. Resolução: ρ×=QCT KvQQ Tabelado ××= Pela tabela 01: trigo Ângulo de Repouso (θ) = 280; ρ = 700 a 800, adotemos o Valor intermediário de ρ = 750 Kg/m3. Pela tabela 02, com esteira de 42” de largura, é recomendada uma velocidade de v = 4,1m/s. Pela tabela 03, considerando 3 roletes iguais, ângulo de repouso do material de 28o e largura da correia de 42”, temos: Como na tabela 03 não tem ângulo de 280, mas tem de 250 e 300, podemos fazer uma interpolação através da seguinte regra: Através da tabela 04, encontramos o valor de K realizando uma extrapolação pela regra abaixo: Portanto a capacidade volumétrica será: E a Capacidade de carga do transportador será: 16 1.6.1.3. Acionamento de esteira transportadora O cálculo da força exercida pelo material (Pm) em todo o comprimento (C) em [m] função da capacidade de transporte (CT) em [ton/h], e da velocidade em m/min é dado pela expressão: Kgf = 9,81N 1.6.1.4. Forças de atrito que atuam na correia transportadora: Caro (a) aluno (a), Você deve estar lembrado (a) de que no Guia de Estudos da Unidade 1, analisamos as forças de atrito que se opõem ao movimento giratório. Conforme podemos verificar na fig. 11, existem forças de atrito na parte de carga da esteira (superior) e de retorno (inferior) da correia. Veja: 1) No lado de carga a força de atrito (Fatc) será em função do peso da correia (Pe) e do material transportado (Pm), do peso de todos os roletes (Pr), do diâmetro do rolete (d) em [mm] e seu contato com a esteira (x), que depende da tensão da esteira. No Sistema Internacional, devemos considerar todos os pesos como força peso em kgf. μer = 0,01 - coeficiente de atrito de roletes com rolamentos Rolamento da esteira sobre os roletes, considerar o valor de x = 4 mm. 2) No lado de retorno (inferior), as forças de atrito ocorrem devido à força peso (em kgf) da esteira sobre os roletes de retorno e seus rolamentos: 17 μrr = coeficiente de atrito de roletes com rolamentos. Como no item 2.2.3.e equação 16, do Guia 1, considerar μrr = 0,01. 3) Cálculo da força necessária para a flexão da correia no entorno dos tambores extremos (motriz e movido): De acordo com o manual da associação Americana dos Fabricantes de Transportadores (CEMA), considera Fflexão = 41 kgf para os dois tambores, tomando como base uma correia de 84 polegadas. Para correias de largura inferior (L) em polegadas, a diminuição da força pode ser adotada como proporcional, então teremos: 4) Outras forças que atuam no movimento do transportador: Além das forças que se opõem ao movimento já citadas, existem também as forças para vencer os atritos em cada raspador (FatR); força para acionamento de cada tambor dos tripper (FacT), e força de atrito sobre a esteira das guias laterais (FatG). Fig. 13: forças que atuam no transportador de esteira Fonte: o autor 4.1) De acordo com o Manual da CEMA, a força para vencer o atrito em cada raspador é uma função direta com a largura da esteira (L): [ ]kgfLFatR =×= 4,1 Eq. 10 Kgf = 9,81N 4.2) As forças para acionamento de cada tambor dos tripper (FacT) são apresentadas na tabela 05, em função da largura da esteira: .Tabela 05: força para acionamento de cada tambor dos tripper Largura da correia (L) [in] 16” 20” 24” 30” 36” 42” 48” 54” 60” 72” 84” FacT 22,7 37,7 49,8 63,4 67,9 72,5 77,0 81,5 86,1 95,3 104,5 Fonte: CEMA 18 4.3) A força de atrito das guias laterais (FatG) é função do comprimento das guias laterais (LG) em [m] e da largura da correia (L) em [in]: ( ) [ ]kgfLLLF GGatG =×+××= 92,8)004,0( 2 Eq. 11 Kgf = 9,81N 4.4) O total das outras forças que atuam no movimento do transportador(FOF) é o somatório das forças mostradas nos subitens de 4.1 a 4.3: [ ]kgfFFFF atGacTatROF =++= Eq. 12 Kgf = 9,81N 5) A força de tração para um transportador horizontal (Fth) é dada através das forças mostradas nos subitens de 1,2 ,3 e 4.4: [ ]kgfFFFFF OFflexãoatratcth =+++= Eq. 13 6) A força de tração para um transportador em aclive (Fta) 6.1) A força de elevação do material (Fe) é diretamente proporcional ao seu peso (Pm) e a altura de elevação (h) em [m], e inversamente proporcional a distância entre os tambores extremos, que é comprimento do transportador (C). É dada pela expressão: [ ]kgf C hPF me =×= Eq.14 6.2) A força de tração para um transportador em aclive (Fta) é dada pela expressão: 7) Força de aceleração (Fa) É a força necessária para o transportador, partindo do repouso, atinge a velocidade de operação, no tempo (ta) em segundos. Como foi visto na seção 2.3, equações 18 e 19, do Guia de Estudos da Unidade 1. Considerando v = m/min, temos: PTotal se refere ao somatório dos pesos e das massas do material da esteira e dos roletes; ta é o tempo de aceleração em [s] para atingir v [m/min]. 19 8) Momento de Torção (torque) É o produto do somatório das forças de tração (Fth ou Fta) e de aceleração (fa) pelo raio do tambor de acionamento, ou seja: Podendo ser escritas com diâmetro do tambor em [mm] e Mt [kgf.m], pela expressão: 9) Número de rotações O número de rotações como função da velocidade da esteira (v) em [m/min] e do diâmetro do tambor de acionamento (Dtambor ) em [mm], é dada por: ( )RPM D vn iâmetro× × = π 1000 Eq. 19 10) Potência para movimentação de Máquina e Equipamento Como foi estudado na seção 2.4.1. do Guia de Estudos da Unidade 1, através das equações 22 e 23, temos: Onde η é o rendimento do sistema de acionamento PRATICANDO Encontrando a potência necessária para o acionamento de um transportador de esteira para café em grãos em aclive de 10 metros. Dados: Comprimento do transportador: 50 m; N0 de raspadores: 3; Comprimento de guias laterais: 2 m de cada lado no trecho de carregamento; Sem tripper; Largura da esteira: 24”; Diâmetro dos tambores extremos: 400mm; Velocidade de transporte: 180m/min; Tempo de aceleração, partindo do repouso até atingir a velocidade: 6 segundos; Capacidade de transporte: 250 ton/h; Peso da esteira: 700 kgf; Peso dos roletes: 400 kgf; Diâmetro dos roletes: 101,6 mm; μer = 0,01 - coeficiente de atrito de roletes com rolamentos; x = 4 mm – roletes e esteira. 20 1) Cálculo do Peso do material: pela eq.06, temos: 2) Forças de atrito que atuam na correia transportadora 2.1) Cálculo da Força de atrito do lado de carga. Com a equação 17, temos: 2.2) Cálculo da Força de atrito no lado de retorno (inferior). Através da eq. 08: kgfFkgfFPF atratrrreatr 701,0700 =⇒×=⇒×= µ 3) Cálculo da força necessária para a flexão da correia no entorno dos tambores extremos. Da equação 09, temos: [ ] kgfFkgfFLF flexãoflexãoflexão 122449,049,0 "" ≅⇒×=⇒×= 4) Outras forças que atuam no movimento do transportador 4.1) Cálculo da força para vencer o atrito em cada raspador, considerando 3 raspadores, pela eq. 10, tem-se: [ ]kgfkgfFraspadoresFLF atRatRatR 101"244,134,1 ≅⇒××=⇒×= 4.2) Cálculo da Força de atrito das guias laterais, considerando: 2 m de cada lado no trecho de carregamento, temos 4 m de guias. Pela eq.11, encontramos: 4.3) Total das outras forças. Da eq.12, como não há tripper, encontramos: 5) Cálculo da Força de tração para um transportador em aclive, com elevação de 10 metros. Pela eq. 15, achamos: [ ]kgfF m mkgfkgfkgfkgfF C hPFFFFF ta tamOFflexãoatratcta 425 50 10157.152127123 ≅⇒ ×++++=⇒×++++= [ ]kgfFkgfFFFFF OFOFatGacTatROF 524507 =++=⇒++= ( ) ( ) [ ]kgfFFLLLF atGatGGGatG 45492,8)244004,0(92,8)004,0( 22 ≅⇒×+××=⇒×+××= 21 6) Cálculo da Força de aceleração (Fa). Com a eq.16, considerando o tempo de aceleração de 6 s, encontramos: 7) Cálculo do Momento de Torção. Pela eq. 18, tem-se: 8) Cálculo do Número de rotações. Através da eq. 19 9) Potência para movimentação do transportador. Com a eq.20 e considerando o rendimento do redutor do acionamento de 97%, temos: 1.6.1. Elevador de canecas 22 1) O Peso do material (Pm), calculado pelo manual de transportadores contínuos da FAÇO e da CEMA, é a função da quantidade das canecas carregadas (q), capacidade de cada caneca em dm3 ou litro (c) e o peso específico do material (γ): O Peso do material (Pm) também pode ser calculado em função da Capacidade de Carga (CT) em [ton/h], da altura do elevador (h) em [m], e da velocidade (v) em [m/s] de transporte: 2) O Momento de Torção (Mt) é dado em função do peso do material (Pm), da altura do elevador (h) de dos diâmetros do tambor motriz (D1) e do tambor movido (D1), por: 3) A rotação (n) em [RPM] no tambor motriz é dada em função da velocidade da correia (v) em [m/s] e do diâmetro do tambor motriz (D1) em [m], pela expressão: 4) A potência de acionamento no eixo de entrada do redutor/eixo do motor é dada pela Eq. 20: 1 kW = 0,736 x CV Eq. 26 5) A capacidade de transporte (CT) do elevador em tonelada/hora é dada em função da capacidade de cada caneca (c) em [dm3 ou litro], do peso específico (γ), da velocidade (v) em [m/s], e do passo das canecas em [m]: [ ]rpm D vn = × × = 1 60 π [ ]CVnMP = × × = η2,716 23 PRATICANDO Vamos agora calcular a potência do eixo de entrada do redutor/motor em CV, para acionar um elevador de canecas de grãos, para transportar 150 t/h, a uma altura de 50 metros, com uma velocidade de transporte de 3,5 m/s , com tambores de acionamento e movido com diâmetros de 800mm. Considere um redutor de grande porte com engrenagens cilíndricas helicoidais rendimento do redutor de 97%. Dados: Capacidade de carga:150 t/h; Altura do elevador: 50 m; Velocidade de transporte: 3,5 m/s; Diâmetro tambor de acionamento: 0,80m; Diâmetro do tambor inferior: 0,80 mm; ηredutor = 97% = 0,97 1) Peso do material a transportar: 2) Momento de torção no eixo do tambor de acionamento: 3) Rotação por minuto no eixo do tambor de acionamento: 4) Potência necessária de acionamento no eixo de entrada do redutor /eixo do motor: [ ] kWXP CVP nM P 2514,34736,0 14,34 97,02,716 6,837,283 2,716 == = × × = × × = η 24 PALAVRAS DO PROFESSOR Prezado aluno (a), neste segundo Guia de Estudos você foi apresentado (a) os meios de Transportes de materiais a granel. Agora descanse e, logo em seguida, retorne para realizar o questionário da unidade 2 em seu portal acadêmico e se prepare para a unidade 3. Tchau e até breve! REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS FÁBRICA DE AÇO PAULISTA S. A. Manual de transportadores contínuos. 3ª edição. 300 p. Brasil. 1981 Manual de Transportadores de Correia da Fabrica de Aço Paulista (FAÇO). Disponível no site: https://docs.google.com/ ASSESSOTEC - ASSESSORIA TECNICA EM ACIONAMENTOS. Apostila: Como Calcular a Potência do Motor e Selecionar o Redutor no Acionamento de Maquinas e Equipamentos. Disponível no site: https://sites.google.com/view/calcular-potencia-do-motor/apostilas https://docs.google.com/viewer?a=v&pid=sites&srcid=ZGVmYXVsdGRvbWFpbnxlbmdlbmhhcmlhbWVjYW5pY2ExMjE3fGd4OjdlYzBiOWVkYjNjZjhiMDgUNIDADE III TÓPICOS INTEGRADORES III ENGENHARIA MECÂNICA 2 SUMÁRIO 1. SISTEMAS PARA ELEVAÇÃO DE CARGA ....................................................................... 5 1.1. Cabos de aço ...................................................................................................................... 5 2. DIMENSIONAMENTO DE CABOS DE AÇO .......................................................... 16 2.1. Dimensionamento do Diâmetro conforme a Norma DIN 15020 .................................. 16 3. JOGO DE POLIAS PARA GANHO EXPONENCIAL DE FORÇA ............................. 22 4. ACIONAMENTO DE GUINCHO DE ELEVAÇÃO DE PÓRTICO ROLANTE ......... 24 4.1. Cálculo da Força de elevação (FE) ................................................................................... 24 4.2. Cálculo do torque (MT ) ....................................................................................................... 24 4.3. Cálculo da Rotação eixo do tambor (eixo de saída do redutor) ................................. 24 4.4. Cálculo da relação de redução do redutor .................................................................... 25 4.5. Cálculo da potência ........................................................................................................... 25 3 Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste material poderá ser reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização, por escrito, do Grupo Ser Educacional. Edição, revisão e diagramação: Equipe de Desenvolvimento de Material Didático EaD ___________________________________________________________________________ Batista, Alfredo José. Tópicos Integradores III (Engenharia Mecânica): Unidade 3 – Recife: Grupo Ser Educacional, 2020. ___________________________________________________________________________ Grupo Ser Educacional Rua Treze de Maio, 254 - Santo Amaro CEP: 50100-160, Recife - PE PABX: (81) 3413-4611 4 TÓPICOS INTEGRADORES III (ENGENHARIA MECÂNICA) UNIDADE III PARA INÍCIO DE CONVERSA Prezado (a) aluno (a), Vamos dar prosseguimento ao nosso estudo das Máquinas de Elevação de Transportes. Até agora, nas duas primeiras Unidades de Estudo, você notou como elas são importantes. Tratando-se de um tema muito amplo de conhecimento, envolve áreas da engenharia, da economia e segurança das pessoas e do patrimônio das empresas. Além disso, é muito importante no desenvolvimento de uma nação. Então comecemos a nossa terceira Unidade! ORIENTAÇÕES DA DISCIPLINA Caro (a) aluno (a), No Guia de Estudos da Unidade III, abordaremos alguns detalhes das Máquinas de Elevação. Estudaremos os elementos mais utilizados nas máquinas de elevação, que são os cabos de aço e Guinchos. Veremos com mais detalhes os elementos de elevação dos guindastes, Pontes e Pórticos rolantes. No Guia de Estudos I, foram mostradas e definidas as utilizações de vários tipos dos equipamentos que agora estudaremos com mais detalhes. Vimos os princípios da movimentação longitudinal deles sobre trilhos e dimensionamos o acionamento de seus mecanismos de translação. Agora trataremos dos elementos de elevação de carga (cabos e guinchos). Vamos lá! PALAVRAS DO PROFESSOR Querido (a) aluno (a), esta disciplina não possui um livro base, portando, você deverá estudar e seguir as orientações dos Guias de Estudos. Desde já, desejo sucesso na continuação dos estudos. Iniciemos! 5 INTRODUÇÃO À ELEVAÇÃO DE CARGAS 1. SISTEMAS PARA ELEVAÇÃO DE CARGA 1.1. Cabos de aço Caro (a) aluno (a), Inicialmente, é importante que você saiba que o cabo de aço é o componente mais utilizado para a elevação de carga em pontes e pórticos rolantes (fig. 01 e 02), na elevação de carga e içamento de guindastes (fig.03), e equipamentos portuários (fig. 04 e 05). E muitos outros equipamentos de elevação. Veja: Figura 01: Ponte rolante – uso de cabos de aço Fonte: https://cdn.pixabay.com/photo/2018/08/23/16/45/crane-3626172_960_720.jpg Fig. 02: pórtico rolante e guindaste – uso de cabos de aço https://www.pexels.com/pt-br/foto/aco-alto-amarelo-amplo-2894836/ https://cdn.pixabay.com/photo/2018/08/23/16/45/crane-3626172_960_720.jpg https://www.pexels.com/pt-br/foto/aco-alto-amarelo-amplo-2894836/ 6 Fig. 03: Guindaste portuário – uso de cabos de aço no içamento de carga e da lança Fonte:https://cdn.pixabay.com/photo/2019/11/27/18/54/crane-4657628_960_720.jpg Fig. 04 e 05: descarregador de grãos de navios – uso de cabos para o içamento das lanças e tubos telescópicos Fonte: o autor 1.1.2. O que são os cabos de aço Os cabos são os componentes básicos dos equipamentos de suspensão de carga. São compostos de arames de aço, de alta resistência, enrolados em torno de um arame central, formando as pernas, e estas enroladas em torno de um núcleo, denominada alma do cabo (que pode ser de aço ou fibra). Fig. 06: Composição de um cabo de aço, e passo Fonte: Manual de cabos de aço CIMAF Adaptação: o autor https://cdn.pixabay.com/photo/2019/11/27/18/54/crane-4657628_960_720.jpg 7 1.1.3. Aspectos para a Escolha de um Cabo de Aço Na especificação de um cabo de aço para um equipamento de elevação devem ser verificados alguns aspectos, como por exemplo: A escolha da construção e função da aplicação; Os diâmetros indicados para polias e tambores; O ângulo de desvio máximo de um cabo de aço; O fator de segurança da aplicação. 1.1.4. Acessórios para cabos de aço Os cabos de aço utilizados nos equipamentos de elevação requerem alguns acessórios, que precisam ser identificados no projeto dos equipamentos, entre eles temos: Sapatas; Grampos; Soquetes; Manilhas; Terminais. Fig. 06: acessórios para cabos de aço Fonte: adaptação do autor 1.1.5. Construção do cabo de aço A Construção de um cabo é um termo usado para indicar o número de pernas, o número de arames de cada perna e a sua composição. As pernas dos cabos de aço podem ser fabricadas em uma, duas ou mais operações, conforme sua composição. 8 1.1.5.1. Composições das Pernas dos Cabos de Aço (figuras extraídas do manual da CIMAF e adaptadas pelo autor): Composição Simples das Pernas (fig.07): Todos os arames possuem o mesmo diâmetro. Fig. 07: cabo simples Composição Seale das Pernas (fig. 08): Há duas camadas adjacentes com o mesmo número de arames. Para aumentar a resistência ao desgaste, devido ao atrito, os arames da camada externa possuem um diâmetro maior. Fig. 08: Cabo Seale Composição Filler das Pernas: Os arames finos, entre duas camadas, têm a finalidade de ampliar a área de contato, a flexibilidade e a resistência ao amassamento e reduz o desgaste entre os arames. Fig. 09: cabo Filler Composição Warrington das Pernas (fig. 10): Há uma camada constituída de arames de dois diâmetros diferentes e alternados. Possuem boa resistência ao desgaste e boa resistência à fadiga. Fig. 10: cabo Warrington 9 Warrington- Seale das Pernas (fig. 11): Tem as principais características do Warrington e do Seale, além de possuírem altas resistências à abrasão e a fadiga por flexão. Fig. 11: cabo Warrington- Seale 1.1.5.2. Alma dos Cabos de Aço Como se pôde ver na figura 06, a alma do cabo é um núcleo em torno do qual as pernas são torcidas e tem a função de posicioná-las, de forma que o esforço aplicado ao cabo seja uniformemente distribuído. A alma pode ser composta de fibra natural ou artificial, pode ainda ser formada por uma perna ou por um cabo de aço independente. Você deve entender que: Almas de fibra: Em geral, dão maior flexibilidade ao cabo de aço. Podem ser almas de fibras naturais (AF), geralmente sisal, ou almas de fibras artificiais (AFA), como o polipropileno; Almas de aço: Possuemmaiores resistências ao amassamento e à tração. Podem ser formadas de uma perna de cabo (AA) ou por um cabo de aço independente (AACI), que tem maior flexibilidade e alta resistência à tração, por isso, é o mais adotado. Os Cabos com alma de aço, de diâmetro maior ou igual a 6,4 mm, são do tipo alma de aço com cabo independente. 1.1.5.3. Sentido da Torção: Existem dois sentidos de torção, a Torção à Direita e a Torção à Esquerda. Sobre elas, você precisa saber que: Torção à Direita (em forma de Z): Uso comum; Torção à Esquerda (em forma de S): Uso incomum. 1.1.5.4. Tipo de Torção: Com relação ao Tipo de Torção, é indispensável que você saiba: Torção regular: A torção dos arames das pernas é realizada em sentido oposto ao das pernas entorno da alma do cabo. Os arames situados no topo das pernas ficam paralelos ao eixo longitudinal do cabo. 10 Características: • São estáveis; • Possuem boa resistência ao desgaste interno e a torção; • Possuem boa resistência à amassamentos e deformações; • São fáceis de manusear Fig. 12: Torção Tegular Fonte: Manual CIMAF. Adaptação do autor Torção Lang: A torção dos arames das pernas é realizada no mesmo sentido ao das pernas entorno da alma do cabo. Os arames externos das pernas ficam em diagonal ao eixo longitudinal do cabo, porisso eles têm um maior comprimento de exposição que os da torção regular. Características em comparação com os cabos de torção regular: • Maior resistência à abrasão, devido a maior área de exposição dos arames externos; • São mais flexíveis; • Têm maior resistência à fadiga; • São mais sujeitos à desgaste interno e deformações; • Sujeitos à distorções. Devido a isso, as extremidades do cabo devem ser sempre fixadas para evitar a distorção. Não se recomenda em cargas com apenas uma linha de cabo; Fig. 13: torção Lang Fonte: Manual CIMAF. Adaptação do autor 11 • Baixa resistência aos amassamentos. Por isso não se deve usar cabos de torção Lang com alma de fibra, devido à baixa estabilidade e baixa resistência aos amassamentos. 1.1.6. Construção dos cabos de aço De acordo com a NBR ISO 2408:2008, a construção do cabo deve ter as seguintes classes ou uma construção. Nestas devem estar incluídos cabos compactados (estampados), estabelecidos pelo fabricante: N0 de Pernas X N0 de Fios por Perna 6 x 7; 6 x 24AF; 6 x 37M; 6 x 19,; 6 x 36; 8 x 19; 8 x 36;6 x 25TS; 18 x 7;34(M) x 7 e 35(w) x 7. 1.1.6.1. Aspectos a considerar na escolha da Construção do Cabo de Aço: A flexibilidade de um cabo de aço é inversamente proporcional ao diâmetro dos arames externos e diretamente proporcional à quantidade de arames do cabo, ou seja, quanto maior o diâmetro dos arames externos, menor será a flexibilidade; e quanto maior o número de arames do cabo, maior a flexibilidade. Exemplo: sejam dois cabos de mesmo diâmetro: O que tiver maior número de arames externos é mais flexível, pois seus diâmetros serão menores; A resistência à abrasão é diretamente proporcional ao diâmetro dos arames externos e inversamente proporcional à quantidade de arames do cabo. Isto é, o cabo com diâmetros externos maiores, terá maior resistência à abrasão, portanto, os cabos mais flexíveis apresentam menor resistência à abrasão, já que seus arames externos são de menor diâmetro. PARA RESUMIR Deve-se escolher uma composição de arames finos, quando a exigência for maior para o esforço à fadiga devido ao dobramento; e escolher um cabo de composição de arames externos mais grossos, quando seu uso exigir uma maior resistência à abrasão. Continuando... Tabela 01: Escolha do Cabo considerando a Flexibilidade e a Resistência a Abrasão: Exigência de flexibilidade Construção do cabo de aço Exigência de resistência a Abrasão Máxima flexibilidade Mínima flexibilidade 6 x 41 Warrington-Seale Mínima resistência à abrasão Máxima resistência à abrasão 6 x 36 Warrington-Seale 6 x 25 Filler 6 x 21 Filler 6 x 19 Seale 6 x 7 Fonte: https://www.aecweb.com.br/cls/catalogos/aricabos/CatalogoCIMAF2014Completo.pdf Adaptação do autor https://www.aecweb.com.br/cls/catalogos/aricabos/CatalogoCIMAF2014Completo.pdf 12 1.1.7. Acabamento dos cabos de aço Sem acabamento (polidos); Galvanizados; Revestidos com liga de zinco. 1.1.8. Lubrificação dos cabos de aço Os cabos de aço devem ser lubrificados para a proteção contra a corrosão e o desgaste por atrito que acontecem: Atrito interno entre os arames e entre as pernas, durante a operação; Atrito na passagem através de polias e tambores. A lubrificação dos cabos de aço deve estar no plano de lubrificação e manutenção preventiva de máquinas e equipamentos de elevação, assunto que será abordado na próxima unidade, em nosso último Guia de Estudos. 1.1.9. Categorias de Resistência dos arames: Tabela 02: Categorias de resistência à tração de arames (excluindo-se arames centrais e de enchimento) para as seguintes categorias de resistência de cabos Categoria da Resistência de cabos Faixa de categoria de resistência à tração de arames [N/mm2] Denominação 1570 1 370 a 1 770 P.S. - Plow steel (arame de aço). 1770 1 570 a 1 960 I.P.S. - Improved plow steel (arame de aço melhorado) 1960 1 770 a 2 160 E.I.P.S. – arame de aço extra melhorado. 2160 1 960 a 2 160 E.E.I.P.S. - arame de aço extra extra melhorado Fonte: NBR ISO 2408:2008 13 1.1.10. Fatores de segurança e Resistência dos cabos de aço (Cargas de Ruptura): Tabela 03: Aplicações X Fator de Segurança Aplicações Fator de Segurança Cabos estáticos 3 a 4 Cabo para tração no sentido horizontal 4 a 5 Guinchos, guindastes, escavadeiras 5 Pontes rolantes 6 a 8 Talhas elétricas e outras 7 Guindastes estacionários 6 a 8 Laços 5 a 6 Elevadores de obras 8 a 10 Elevadores de passageiros 12 Fonte: NBR ISO 2408:2008 1.1.11. Resistência (ou carga de ruptura) dos cabos de aço A Resistência (ou carga de ruptura) dos cabos de aço é dada pela seguinte equação: rançaatordeSeguoadeTrabalhesistência FCR ×= arg Eq. 01 Tabela 04: Carga de ruptura - Resistência dos cabos de aço de acordo com a construção e tipo de alma AF: alma de fibra | AFA: alma de fibra artificial | AA: alma aço | AACI: alma aço de cabo independente. Composições: Filler, Seale, Warrington Torções: TRD: torção regular à direita | TRE: torção regular à esquerda | TLD: torção Lang à direita | TLE: torção Lang à esquerda NROT: não rotativo Fonte: NBR ISO 2408:2008. http://www.cabosdeacocablemax.com.br/cabo-de-aco-polido.html http://www.cabosdeacocablemax.com.br/cabo-de-aco-polido.html 14 1.1.10. Designação e classificação (ABNT NBR ISO 2408:2008) No pedido de cabo de aço devem constar as seguintes informações: a) Diâmetro; b) Construção; c) Composição da perna; d) Tipo de alma; e) Torção; f) Acabamento; g) Categoria de resistência. Exemplo: 13,0 mm, 6 x 25F, AACI, TRD, polido, 1770 N/mm² PRATICANDO 1) Escolha um cabo de aço para uso em guindaste, com capacidade de carga de 2000 kg. Dados: Carga a ser transportada = 2.000 Kgf (aproximadamente 2.000 kg); Fator de segurança: pela tabela 03, uso em guindaste o fator de segurança = 5. kgfkgfRFCR esistênciarançaatordeSeguoadeTrabalhesistência 000.1052000arg =×=⇒×= Solução: Consultando a tabela 04, devemos utilizar o cabo 9/16” AF, de 6 pernas X 25 arames, que possui flexibilidade para uso em guincho, e uma carga de ruptura de 12.180 Kgf, arame IPS (tabela 2). 15 1.1.11. Diâmetros de polias e tambores Para entender a relação entre os diâmetros de polias e os tambores, observe a tabela abaixo: Fonte: Manual Técnico da CIMAF ACESSAR CATÁLOGO DE CABOS DE AÇO Caro (a) aluno (a), Para ampliar seus conhecimentos, sugiro que você consulte o Manual Técnico de Cabos da CIMAF, nas páginas 41 a 102. Neste material você encontrará as recomendações de cabos de aço para variadas aplicações. Acesse: https://www.aecweb.com.br/cls/catalogos/aricabos/CatalogoCIMAF2014Completo. pdf e excelente leitura! 1.1.12. Critério de Substituição de cabo de aço: As condições listadas a seguir são razões suficientes para se condenar o uso de um cabo ou para se aumentar a frequência das inspeções: 10 fios rompidos em um passo; 05 fios rompidos em uma única perna; Aparecer corrosão acentuada; Os arames externos se desgastarem mais do que 1/3 de seu diâmetro original; https://www.aecweb.com.br/cls/catalogos/aricabos/CatalogoCIMAF2014Completo.pdf https://www.aecweb.com.br/cls/catalogos/aricabos/CatalogoCIMAF2014Completo.pdf https://www.aecweb.com.br/cls/catalogos/aricabos/CatalogoCIMAF2014Completo.pdf 16 Diâmetro do cabo diminuir mais do que 5% em relação ao seu diâmetro nominal; Apareçam sinais de danos por alta temperatura no cabo. 1.1.13. Registro de Inspeção Prezado (a) estudante, é importante que você esteja atento (a) ao fato de que os registros ajudarão na previsão da vida útil média assim como a rastreabilidade de problemas. Tabela 06: modelo para registro de inspeções em cabos de aço Fonte: o autor 2. DIMENSIONAMENTO DE CABOS DE AÇO 2.1. Dimensionamento do Diâmetro conforme a Norma DIN 15020 Eq. 02 Vamos entender os itens presentes na fórmula acima: K = constante que depende da classe da máquina; F = Força atuante no cabo em kgf; Eq. 03 d = diâmetro mínimo em mm; μ = coeficiente de segurança, que é a relação entre a carga de ruptura e a carga admissível. [ ]mmFKd = 75,47 µ =K 17 Tabela 07: Coeficientes para o cálculo dos diâmetros mínimos de cabos, polias e tambores Fonte: Norma DIN 15020 2.1.1. Classe das Máquinas de Levantamento (Conforme Norma DIN 15020) CLASSE I: Máquinas manuais ou motorizadas para serviços ocasionais, por exemplo, para montagem de usina de força. Movimentos de baixa velocidade, 150 % da capacidade nominal. O n0. de operações à plena carga é 6 por hora. Os rolamentos devem ser dimensionados para 3.000 horas de vida útil. CLASSE II: Máquinas para serviço leve, como oficinas mecânicas, armazéns. Velocidades baixas, 125% da capacidade nominal. As operações por hora variam de 6 a 18 e os rolamentos devem ser dimensionados para 5.000 horas de vida útil. CLASSE III: Máquinas para serviço moderado, como para fundições leves, pátios de depósito, montagens. Velocidades médias, serviço intermitente moderado, capacidade nominal de 100%. As operações por hora variam de 18 a 30 e os rolamentos devem ter vida útil de 15.000 horas. CLASSE IV: São máquinas para serviço constante pesado, como em fundições e linhas de produção pesada. Velocidades médias e rápidas: 30 a 60 operações por hora, com rolamentos previstos para 30.000 horas de vida útil. CLASSE V: Máquinas para serviço muito pesado, como na operação de eletroímãs, caçambas, equipamentos para grandes siderurgias (fornos Pit, estripadeiras, de cadinho, lingoteira, fornos Siemens, Martin, etc.). Aqui as altas velocidades conjugadas a serviços constantes, em ambiente desfavorável, exigem construção robusta. Número de operações por hora superior a 60. Capacidade nominal de 50%. Rolamentos para 50.000 horas de vida útil. 18 PRATICANDO Encontre o diâmetro de um cabo de aço, para uma carga de 1000 kgf (≈1.000kg), considerando a Norma DIN 15020, para uma ponte rolante de uma linha de montagem, onde o cabo tenha velocidade média, serviço intermitente moderado e que realize até 25 operações por hora. Solução: De acordo com o serviço: “ponte rolante de uma linha de montagem, onde o cabo tenha velocidade média, serviço intermitente moderado, e que realize até 25 operações por hora”, trata-se de classe III, portanto o valor de K = 0,32 e F = 1.000kgf 2.2. Dimensionamento do Diâmetro conforme a Normas da Federação Europeia de Manutenção (FEM) As Normas FEM usam a fórmula DIN, mas consideram 06 Classes de mecanismos (adotadas pela NBR- 9967), e fixam as seguintes limitações: Tabela 08: Coeficientes para cálculos do diâmetro mínimo de cabos de aço Fonte: Normas FEM/NBR-9967 Observação: O coeficiente K depende do grupo no qual está classificado o mecanismo do cabo (normal ou não rotativo) e do tipo de levantamento efetuado. Para operações perigosas (levantamento de material em fusão, produtos corrosivos, etc.), escolher K no grupo imediatamente superior. [ ] inmmdmmd 8310100032,0 ≈=⇒= [ ]mmFKd = ;160160 22)( mm daN mm kgf arameR =≥σ decaNewtondaNkgfNdaN === ;0197,1101 1000 >caboN arames 19 2.2.1. Classificação dos Mecanismos Talhas (guinchos) com Acionamento Motorizado (FEM/ NBR-9967) 2.2.1.1. Definições Carga morta é composta dos meios de interligação ou dispositivos para o manuseio da carga útil: correntes, laços, caçambas, eletroímãs ou similares; Carga útil é aquela manuseada diretamente pelos meios de levantamento ou através dos elementos constituintes da carga morta; Carga parcial é uma parte da carga útil; Capacidade nominal é a carga máxima que pode ser manuseada pelos meios de levantamento da talha em um determinado grupo de serviço para a qual foi projetada; Capacidade total é a carga para a qual o mecanismo da talha deverá ser projetado, visando o manuseio da carga nominal e dos meios de levantamento; Meios de levantamento, são os componentes do equipamento de levantamento que ligam o mecanismo à carga útil ou à carga morta, tais como: cabo de aço/corrente, moitão, ganchos e similares; Meios de interligação componentes não pertencentes ao equipamento de levantamento e usados para ligar os meios de levantamento com a carga útil: lingas ou correntes; Dispositivos de manuseio de carga são dispositivos não pertencentes ao equipamento de levantamento e usados para manusear a carga útil e que podem ser fixos aos meios de levantamento, sem necessidade de modificações especiais: eletroímãs, caçambas e barras de carga. 2.2.1.2. Os mecanismos são classificados conforme o serviço que efetuam determinado pelos parâmetros São eles: Classes de funcionamento: O tempo médio de funcionamento (em movimento) diário de um mecanismo em horas. Para mecanismos de uso não frequente, o tempo médio de operação diária é determinado repartindo-se o tempo de funcionamento anual de 250 dias; Estados de solicitação: Percentual da carga máxima nominal que é normalmente utilizada ou que os mecanismos estão sujeitos no ciclo de funcionamento. Os estados de solicitação mostram a medida em que um mecanismo é submetido a sua solicitação máxima ou parcial. Para uma classificação em grupos, o fator K é correspondente à medida cúbica com relação à capacidade nominal, pela equação: Eq. 04 Há quatro estados de solicitação: α, β, δ, γ: α = massa dos meios de levantamento/capacidade nominal de carga; β = carga útil ou parcial/capacidade nominal; ( )3 3232131 ......)(. ∆+++++++= tttK γγαβγαβδ 20 δ = capacidade nominal/capacidade total; γ =carga morta/capacidade nominal; t = tempo de funcionamento com carga útil e/ou parcial e carga morta/tempo total de funcionamento; tΔ =tempo de funcionamento somente com carga morta do tempo total de funcionamento. A massa dos meios de levantamento pode ser desprezada até a relação α < 0,05. Pela aplicação das classes de funcionamento e dos estados de solicitação, os mecanismos são classificados de acordo com as normas FEM/ABNT. Tabela 09: Classificação dos mecanismos em grupo Fonte: Normas FEM/NBR-9967 Tabela 10: Classes de funcionamento X tempo de funcionamento Classes de funcionamento Tempos médios de funcionamento diário, em horas. Tempo total de funcionamento calculado em horas V 0,12 ≤ 0,25 400 V 0,25 ≤ 0,5 800 V 0,5 ≤ 1 1600 V1 ≤ 2 3200 V2 ≤ 4 6300 V3 ≤ 8 12500 V4 ≤ 16 25000 V5 > 16 50000 Notas: a) Os tempos totais de funcionamento indicados na 3acoluna devem ser consideradoscomo valores convencionais, servindo de base ao cálculo de elementos de mecanismo para os quais o tempo de funcionamento serve de critério para escolha dos elementos, por exemplo: rolamentos, engrenagens, eixos, etc. b) O tempo de funcionamento não pode em caso algum ser considerado como garantia de vida útil. 21 Tabela 11: Estados de solicitação PRATICANDO Figura 14: guindaste com Grab Fonte:https://cdn.pixabay.com/photo/2019/11/27/18/54/crane-4657628_960_720.jpg Vamos calcular o diâmetro do cabo para um guindaste portuário com Grab, com capacidade nominal para 6.500 kg, o Grab pesa 3980 Kg, incluindo acessórios. O funcionamento é contínuo de 8 horas diárias. Condições operacionais: 50% do tempo de funcionamento com 3980 kg de carga morta, mais 1250 kg de carga útil; 50% do tempo de funcionamento com 3980 kg de carga morta. Resolução: Classe de funcionamento: p/8 h classe menor ou igual a 8 h será V3, tabela 09: Estados de Solicitação Estado de Solicitação Definição Média cúbica 1 (leve) Mecanismos ou elementos destes, comumente submetidos às cargas pequenas, e só em casos excepcionais às cargas máximas. K ≤ 0,50 2 (moderado) Mecanismos ou elementos destes, comumente submetidos às cargas pequenas, porém também às cargas médias e máximas. 0,50 < K ≤ 0,63 3 (Severo) Mecanismos ou elementos destes, comumente submetidos às cargas médias, porém, também de forma frequente às cargas máximas 0,63 < K ≤ 0,80 4 (muito severo) Mecanismos ou elementos destes, comumente submetidos às cargas máximas ou próximas das máximas. 0,80 < K ≤ 1,00 Grab https://cdn.pixabay.com/photo/2019/11/27/18/54/crane-4657628_960_720.jpg 22 Capacidade total igual a capacidade nominal: Cálculo da Média Cúbica: − Para K = 0,72, o estado de solicitação é 3 (tab.11); − Para 8 horas diárias de trabalho, a classe de funcionamento é V3 (tab.10). Tem-se de acordo com a tabela 9, que o Grupo do mecanismo é 4m. Considerando a capacidade nominal de 6500 kg, e o Grupo do mecanismo 4m, pela tabela 08, temos: Cabo Lang, K = 0,375; Cabo regular, K = 0,425 3. JOGO DE POLIAS PARA GANHO EXPONENCIAL DE FORÇA Fig. 14: jogo de polias para ganho exponencial de força Fonte: ASSESSOTEC. Adaptação o autor ( )3 3232131 ......)(. ∆+++++++= tttK γγαβγαβδ 612,0 6500 3980;192,0 6500 12505.0 111 ====⇒= γβT 0.02 =T 612,0 6500 39805.0 33 ==⇒= γT 1≅δ ( ) ( ) ( ) 74.0 612,0.5,05,0.612,0192,0...... 3 333 332 3 221 3 11 = ++=⇒∆+++++= K KtttK γγβγβ [ ]mmFKd = [ ] )(41123,3065000,375 comercialinmmdmmd ≈≅⇒=⇒ [ ] )(83126,3465000,425 comercialinmmdmmd ≈≅⇒=⇒ 23 PRATICANDO Considerando o jogo de polias para ganho de força, ache a força necessária para elevar um peso de 200 kgf. Solução: n = 2 polias móveis Outras composições: Fig. 14: outras composições de polias para ganho de força Fonte: ASSESSOTEC PRATICANDO Calcule a força em kgf e em Newton necessária para elevar um peso de 300 kgf num: [ ]kgfFkgfFPF neso 502 200 2 2 =⇒=⇒= Eq. 06 [ ]kgf n PF == [ ] [ ]Ns mF kgfkgfF 6,58881,960 60 5 300 2 =×= == 24 4. ACIONAMENTO DE GUINCHO DE ELEVAÇÃO DE PÓRTICO ROLANTE Fig. 15: guincho de ponte rolante https://cdn.pixabay.com/photo/2018/08/23/16/46/crane-3626175_960_720.jpg No guincho-talha, de uma ponte rolante, conforme a fig.15, de cabo de aço duplo, sua força necessária de elevação (FT) é a metade do peso total. Pois, metade do peso é suportada pelo carro do guincho, onde o cabo fica preso. Já a outra metade é tracionada pelo tambor rotativo do guincho. O carro do guincho se movimenta transversalmente sobre a viga do pórtico. 4.1. Cálculo da Força de elevação (FE) Eq. 07 Ptotal = peso da carga nominal de elevação + peso da garra com acessórios e cabo 4.2. Cálculo do torque (MT ) Eq. 08 Dt = diâmetro do tambor [m]; dc = diâmetro do cabo de aço em [m]. É multiplicado por 3, que é o número de lances de cabo enrolado no tambor um sobre o outro. 4.3. Cálculo da Rotação eixo do tambor (eixo de saída do redutor) Eq. 09 Com a velocidade de elevação v em [m/min], Dt e dc em [mm] [ ]kgfPF totalE == 2 ( ) [ ]mkgfdDFM ctET .3 =+= ( ) [ ]RPMdD vn ct = + × = 3 10002 π https://cdn.pixabay.com/photo/2018/08/23/16/46/crane-3626175_960_720.jpg 25 4.4. Cálculo da relação de redução do redutor Eq.10 4.5. Cálculo da potência Eq.11 PRATICANDO Defina o sistema de acionamento de um guincho para um pórtico rolante com tambor de 380 mm, utilizando cabo de aço de 5/8” de diâmetro, velocidade de elevação de carga de 25 m/min, considerar: Peso da carga: 1800 kgf; Peso da garra com acessórios e cabo: 400 kgf; rendimento do redutor 97%. 1) Cálculo da Força de elevação (FE): Ptotal = 1800 kgf + 400 kgf = 2.200 kgf 2) Cálculo do torque (MT ): Dt = 380 mm = 0,38m dc =5/8” = 15,9 mm = 0,0159 m 3) Cálculo da Rotação eixo do tambor (eixo de saída do redutor): Dt e dc em [mm] 4) Cálculo da relação de redução do redutor: Considerar o motor de acionamento de 04 polos = 1.750 RPM 5) Cálculo da potência orsaidaredut dutorentraadare redutor n ni = [ ]CVvFP T = × × = η4500 2 [ ]kgfFkgfPF EtotalE 11002 2200 2 =⇒== ( ) [ ]mkgfdDFM ctET .3 =+= ( ) [ ]mkgfmmkgfMT .4710159,0338,01100 =×+×= ( ) ( ) [ ]RPMnmmmm m dD vn ct 37 9,153380 1000min252 3 10002 =⇒ ×+ ×× = + × = ππ 47 37 1750 =⇒=⇒= redutorredutor orsaidaredut dutorentraadare redutor iin ni [ ]CVvFP E 6,12 97,04500 2521100 4500 2 = × ×× ⇒ × × = η 26 PALAVRAS FINAIS Prezado aluno (a), neste terceiro Guia de Estudos você foi apresentado (a) aos principais componentes de importantes equipamentos de elevação e transportes, que são os guinchos e cabos de elevação. Viu como escolher o tipo, dimensionar o diâmetro, especificar para compra e inspecionar os cabos de aço. E, além disso, aprendeu como dimensionar acionamentos de guinchos de carga. Agora descanse e, logo em seguida retorne para realizar o Questionário da Unidade 3 em seu portal acadêmico e se prepare para a última unidade, a de número 4. Até logo! REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BARBOSA, J. P. Mecânica Aplicada e Resistência dos Materiais. Gerência de Ensino Coordenadoria de Recursos Didáticos do IFES – Campus São Mateus – ES. 2010. CABLEMAX – Catálogo de produtos. Disponível no site: http://www.cabosdeacocablemax.com.br/cabo-de-aco-polido.html CIMAF – Manual Técnico de Cabos. Disponível no site: https://www.aecweb.com.br/cls/catalogos/aricabos/CatalogoCIMAF2014Completo. pdf NBR ISO 2408:2008 Cabos de aço para uso geral – Requisitos mínimos Norma FEM/ ABNT NBR 9967/1987 Classes de Funcionamento dos Mecanismos Talha de Acionamento Motorizado. N. RUDENKO. Máquinas de Elevação e Transportes. Livros Técnicos e Científicos Editores Ltda. Rio de Janeiro. 1976. http://www.cabosdeacocablemax.com.br/cabo-de-aco-polido.html https://www.aecweb.com.br/cls/catalogos/aricabos/CatalogoCIMAF2014Completo.pdf https://www.aecweb.com.br/cls/catalogos/aricabos/CatalogoCIMAF2014Completo.pdf UNIDADE IV TÓPICOS INTEGRADORES III ENGENHARIA MECÂNICA 2 SUMÁRIO PARA INÍCIO DE CONVERSA ...................................................................................... 4 MANUTENÇÃO: PRINCIPAIS CONCEITOS ............................................................... 5 TÉCNICAS DE MANUTENÇÃO – DEFINIÇÕES ......................................................... 7 2.1. Manutenção Corretiva ...................................................................................................... 7 2.2. Manutenção Preventiva .................................................................................................... 8 PLANO DE MANUTENÇÃO PREVENTIVA ................................................................ 13 ESTRATÉGIAS DE USO DE MANUTENÇÃO PREDITIVA ......................................... 18 3.1. Manutenção Preditiva – Conceito ...................................................................................18 3.2. Objetivos da Manutenção Preditiva ................................................................................ 18 3.3. Implantação de manutenção preditiva ........................................................................... 19 3.4. Fatores a considerar para definir os intervalos ............................................................ 21 3 Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste material poderá ser reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização, por escrito, do Grupo Ser Educacional. Edição, revisão e diagramação: Equipe de Desenvolvimento de Material Didático EaD ___________________________________________________________________________ Batista, Alfredo José. Tópicos Integradores III (Engenharia Mecânica): Unidade 4 – Recife: Grupo Ser Educacional, 2020. ___________________________________________________________________________ Grupo Ser Educacional Rua Treze de Maio, 254 - Santo Amaro CEP: 50100-160, Recife - PE PABX: (81) 3413-4611 4 TÓPICOS INTEGRADORES III (ENGENHARIA MECÂNICA) UNIDADE IV PARA INÍCIO DE CONVERSA Olá! Caro (a) aluno (a), Chegamos a quarta e última Unidade da Disciplina Tópicos Integradores III – Engenharia Mecânica, que tem lhe direcionado no estudo das Máquinas de Elevação e Transportes. Espero que tenha aproveitado os assuntos já vistos até o momento e convido-o (a) a enriquecer os seus conhecimentos nos próximos assuntos a serem tratados. Vamos lá. Iniciemos a Unidade IV! ORIENTAÇÕES DA DISCIPLINA Prezado (a) aluno (a), No Guia de Estudos da Unidade IV faremos considerações sobre a Manutenção de Transportadores Industriais e Máquinas de Elevação. Vamos expor as principais técnicas de manutenção utilizadas em máquinas e equipamentos em geral e, depois, apresentaremos a você exemplos de manutenção preventiva direcionados a algumas máquinas de elevação e transporte. Vamos lá! PALAVRAS DO PROFESSOR Prezado (a) estudante, Lembro mais uma vez a você que esta disciplina não possui um livro base, portando, você deverá estudar e seguir as orientações dos Guias de Estudos presentes ao longo das quatro unidades. Peço ainda mais a sua atenção em nosso material, já que Manutenção é uma das áreas de maior exigência no mercado de trabalho para o (a) Engenheiro (a) Mecânico (a). Dito isso, vamos iniciar nossa 4a e última Unidade! 5 MANUTENÇÃO: PRINCIPAIS CONCEITOS Para iniciarmos nossos estudos sobre a Manutenção, é de extrema importância que você esteja atento (a) a alguns conceitos: Manutenção eficiente e manutenção eficaz: A atividade de manutenção deve ser eficiente e eficaz. Isso porque não é simplesmente consertar um item (máquinas, equipamento ou instalação) com rapidez (eficácia), mas, também, é necessário que o conserto seja realizado com as melhores técnicas (eficiência). Procedendo assim, teremos o item em condições satisfatórias para realizar sua função, sem falhas e sem riscos de paradas não planejadas de produção. Estrategicamente, a manutenção precisa medir qual é a sua contribuição para: O faturamento e o lucro da empresa; A segurança das pessoas; A segurança das instalações; e A preservação ambiental. Temos mais alguns termos indispensáveis a sua atuação profissional: Falha: término da capacidade de um item para desempenhar a função requerida. Depois da falha, o item tem uma pane (NBR 5462); Defeito: Qualquer desvio de uma característica de um item em relação a seus requisitos (NBR 5462); Defeito Crítico: Defeito que, provavelmente, resultará em uma falha ou resultará em condições perigosas e inseguras para pessoas, danos materiais e ambientais significativos ou outras consequências inaceitáveis (NBR 5462); Exemplos de Defeitos Críticos: Equipamentos de movimentação de granéis sólidos que liberam poeira: elevadores de canecas, transportadores contínuos, sistema de despoeiramento e silos, são sujeitos a riscos de deflagração e explosão, como visto na Unidade 2. O sinistro ocorre por falta ou falha na manutenção dos citados equipamentos e, também no sistema de aeração de silos, pela ausência de planos de manutenção preventiva mecânica, elétrica e predial; Falta ou falha de manutenção em caldeiras, vasos de pressão e tubulações: A Norma Regulamentadora, NR-13, estabelece requisitos mínimos para gestão da integridade estrutural de caldeiras a vapor, vasos de pressão, tubulações de interligação e tanque metálicos de armazenagem, nos aspectos relacionados à instalação, inspeção, operação e manutenção, visando à segurança e à saúde dos trabalhadores e a preservação do patrimônio das empresas. 6 ACESSAR SITE Caro (a) aluno (a), no site abaixo você poderá baixa e consultar a NR 13: Caldeiras, Vasos de Pressão, Tubulações e Tanques Metálicos de Armazenamento. Acesse: https://enit.trabalho. gov.br/portal/images/Arquivos_SST/SST_NR/NR-13.pdf e boa leitura! Continuando... Benchmark: Os melhores valores de desempenho de líderes de mercado; Benchmarking: A APQC (American Productivity and Quality Center) define benchmarking como: “O processo de identificação, conhecimento e adaptação de práticas e processos excelentes de organizações, de qualquer lugar do mundo, para ajudar uma organização a melhorar seu desempenho”. O processo de comparação do desempenho entre dois ou mais sistemas é chamado de benchmarking e as cargas usadas são chamadas de benchmarks; Item de controle: Item estabelecido para medir a qualidade de um processo e se constitui de indicadores para provocar melhoria no processo. Os itens de controle são características mensuráveis que gerenciam um processo. Exemplos: número de peças produzidas com defeito (item de controle), muitas paralizações; Item de verificação: são as principais causas que afetam um determinado item de controle de um processo e que podem ser medidas controladas; Fig. 01: diagrama de Ishikawa Fonte: o autor Banco de dados: É um conjunto de informações referente a manutenção, pessoal, serviços, eventos, ocorrências; Componente: É uma parte integrante de um equipamento; Tag: É o local que ocupa um equipamento ou um conjunto de equipamentos. Também pode ser explicado como endereço físico do equipamento ou conjunto de equipamentos; Follow up: Acompanhamento ou monitoramento da situação atual; Feedback: O retorno ou reação a uma informação; Mantenabilidade: É a capacidade de um item a ser recolocado em condições de funcionamento o mais rápido possível, sob condições de uso especificadas e mediante procedimentos e meios prescritos; Manutenção Planejada: Manutenção organizada e efetuada com previsão e controle, a manutenção https://enit.trabalho.gov.br/portal/images/Arquivos_SST/SST_NR/NR-13.pdf https://enit.trabalho.gov.br/portal/images/Arquivos_SST/SST_NR/NR-13.pdf 7 preventiva sempre é planejada, enquanto a manutenção corretiva pode ou não ser planejada; Manutenção por Ocasião: É efetuar consertos em um item que fica parado por falta de material ou manutenção preventiva, objetivando aproveitar o tempo de parada e aumentar a disponibilidade; Manutenção Programada: Manutenção executada de acordo com um programa preestabelecido (ABNT 5462). As manutenções preventiva e preditiva são programadas; Terotecnologia: Técnica britânica, que orienta que haja, desde a concepção do equipamento até sua instalação e operação, a presença efetiva de um especialista em manutenção; Retrofitting: Consiste em reforma de um equipamento para atualizá-lo tecnologicamente; Ordem de Manutenção: Instrução inscrita enviada mediante documento eletrônico ou em papel, que define um trabalho a ser executado pela manutenção; Pane: É um estado de um item em falha (ABNT 5462); Reparo: É a restituição de um item à condição admissível de utilização, através do conserto, ou reposição de partesdanificadas, desgastadas ou consumidas; HH: Homem Hora, equivale a hora de trabalho do mantenedor. PALAVRAS DO PROFESSOR Caro aluno (a), vamos estudar a partir de agora as principais Técnicas de Manutenção adotadas nas empresas. Fique atento (a) e aproveite todos os ensinamentos presentes nesse material. TÉCNICAS DE MANUTENÇÃO – DEFINIÇÕES Para começarmos, é preciso entender o significado de cada uma das Técnicas de Manutenção. São elas: Manutenção corretiva: Manutenção realizada após a ocorrência de uma pane e que tem o objetivo de recolocar um item (máquina, equipamento, instalação, etc.) em condições de executar a função a que se destina; Manutenção preventiva: Manutenção efetuada em intervalos predeterminados e de acordo com um plano. Destina-se a minimizar a ocorrência de falhas ou a degradação do funcionamento de um item; Manutenção preditiva: Manutenção que garante uma boa continuidade operacional de um item, com base na aplicação sistemática de técnicas de análise, utilizando-se de meios de supervisão por amostragem ou centralizados, para reduzir ao mínimo as falhas e diminuir as manutenções preventivas e corretivas. 2.1. Manutenção Corretiva 2.1.1. Consequências do uso apenas de Manutenção Corretiva nas empresas: Degradação das máquinas e instalações ao longo do tempo, diminuindo a vida útil; Defeito em produtos, com perda de matéria prima e queda de produção; 8 Risco à integridade das instalações: incêndios e explosões; Riscos ao meio ambiente: liberação de gases, líquidos e outros materiais tóxicos atingindo trabalhadores e comunidade; criando um passivo ambiental para a empresa; Riscos à vida dos trabalhadores, criando um passivo trabalhista, risco aos clientes ou usuários dos produtos, com risco de processo por danos morais e materiais. 2.1.2. Onde é aceitável apenas o uso de Manutenção Corretiva: Onde o custo da reparação, depois da falha, seja mais barato do que usar programas de inspeção ou revisões periódicas e que não haja risco grave e eminente para as pessoas e para o meio ambiente; Em empresas de pequeno porte onde não se exigem padrões de qualidade e as demandas de produção são pequenas. 2.1.3. Onde NÃO é aceitável apenas o uso de Manutenção Corretiva: Unidades Nucleares; Aviação; Unidades aeroespaciais; Indústrias farmacêuticas; Indústrias de alimentos; Em qualquer empresa onde a falha trará risco à vida e ao meio ambiente. 2.1.4. Comentário sobre Manutenção Corretiva: Usualmente, algumas indústrias começam com a manutenção corretiva. O Uso de apenas manutenção corretiva é uma consequência do desconhecimento de melhores técnicas de gerenciamento e administração da manutenção; Da consequência de não existir um acompanhamento dos custos de manutenção e suas consequências sobre o processo produtivo. 2.2. Manutenção Preventiva Manutenção Preventiva: Atuação realizada de forma a evitar a ocorrência da falha por meio de um “plano”, previamente elaborado, e baseado em “intervalos” definidos. 2.2.1. Intervalos da Manutenção Preventiva Horas de funcionamento; Tempo (Dia, semana, mês, ano); Km percorridos, entre outros. • Definição do Intervalo: Informações do fabricante: Através do manual da máquina ou do equipamento. Geralmente no manual há informações sobre segurança, instalação, montagem, operação e, no final, há informações sobre 9 Manutenção. Existem orientações para se elaborar o plano de lubrificação e manutenção preventiva. Lá se encontra também a periodicidade de lubrificação e a tabela dos lubrificantes recomendados, com opção de vários fabricantes. No mesmo manual é possível encontrar as orientações de como proceder aos trabalhos nas partes do equipamento. A importância do plano é resumir as informações retiradas dos manuais apenas da Manutenção de cada equipamento. Já imaginou você repassar para os mantenedores todos os manuais de todos os equipamentos da empresa, com todos os dados contidos nos manuais? Seria menos assertivo e indireto. Por isso é tão importante essa reunião das principais informações. Comparação com situações semelhantes: Neste caso, não existem os manuais do fabricante, tratam- se de equipamentos antigos ou que o manual foi extraviado. Ações a serem tomadas: o Pode-se solicitar uma cópia on-line ao fabricante. Caso seja não exista mais o equipamento, pedir orientação ou solicitar o manual de equipamento similar; o Outra possibilidade é consultar o manual de equipamento semelhante de outro fabricante e adaptar à realidade da sua empresa. Experimentação: Neste caso, o intervalo deverá ser definido pela experiência do corpo técnico da própria empresa. Procurar algum tipo de anotação do encarregado ou pela data das notas fiscais de compra de peças que foram substituídas em determinado momento e, a partir daí, definir os intervalos sempre antes das datas das quebras, depois vai readequando na prática. Observações sobre os intervalos: o Margem de segurança nos intervalos: Porque o que se pretende é impedir a ocorrência de falhas, muitas vezes custa caro, mas custa menos do que a falha; o Variáveis externas que afetam na definição do intervalo, reduzindo-o: Condições severas, maresia, lama, pó, atmosfera corrosiva, entre outras; o Até os intervalos definidos pelos fabricantes, ao longo do tempo, pela experiência do dia a dia, podem ser alterados, para mais ou para menos. 2.2.2. Objetivos da Manutenção Preventiva: Redução de custos: As empresas buscam reduzir os custos dos produtos que fabricam. A manutenção preventiva pode colaborar para: • Redução do uso de peças sobressalentes, com diminuição do custo de substituição de peças; • Diminuição nas paradas de emergência. Muitas vezes os custos de paralisação da produção são maiores do que aqueles para reparar o item quebrado; • Aplicando o mínimo necessário, analisando: Ter em estoque peças sobressalentes X compra direta. Lembrando que muita peça de reserva representa capital da empresa imobilizado; Horas ociosas X horas trabalhadas; 10 Material novo X material recuperado. Qualidade do produto: A concorrência no mercado nem sempre ganha com o menor preço. Muitas vezes ela ganha com um produto de melhor qualidade e cumprimento dos prazos; Aumento de produção: É preciso manter a fidelidade dos clientes já cadastrados e conquistar outros. A manutenção preventiva colabora para o alcance dessa meta atuando no binômio: Produção atrasada X Produção em dia; Efeitos no meio ambiente: Em determinadas empresas, o ponto mais crítico é a poluição causada pelo processo industrial. Se a meta da empresa for a diminuição ou eliminação da poluição, a manutenção preventiva, como primeiro passo, deverá estar voltada para os equipamentos antipoluição, por exemplo: • Lavadora de gases: Elimina a liberação de gases tóxicos e/ou com mau cheiro; • Despoeirador: Elimina a liberação de poeira para a atmosfera; • Equipamentos de Controle de Poluição (ECP): Para fumaça, fumos metálicos, entre outros. Funcionamento semelhante ao despoeirador, com alteração dos filtros. Fig. 02: poluição na indústria Fonte: https://cdn.pixabay.com/photo/2018/05/26/10/59/power-station-3431136_960_720.jpg Aumento da vida útil dos equipamentos: O aumento da vida útil dos equipamentos é um fator que, na maioria das vezes, não pode ser considerado de forma isolada. Esse fator, geralmente, é consequência de: • Redução de custos; • Qualidade do equipamento; • Aumento de produção; • Efeitos do meio ambiente (intempéries, calor, poluição, entre outros). Redução de acidentes do trabalho - Não são raros os casos de empresas cujo maior problema é a grande quantidade de acidentes. Os acidentes no trabalho causam: • Aumento de custos; • Diminuição do fator qualidade; https://cdn.pixabay.com/photo/2018/05/26/10/59/power-station-3431136_960_720.jpg 11 • Efeitos prejudiciais ao meio ambiente; • Diminuição de produção; • Diminuição da vida útil dos equipamentos.
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