PORTFÓLIO DESENVOLVIMENTO DE UMA PRENSA HIDRÁULICA AUTOMATIZADA

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Sistema de Ensino CONECTADO
ENGENHARIA MECÂNICA
NOME DOS ALUNOS
DESENVOLVIMENTO DE UMA PRENSA HIDRÁULICA AUTOMATIZADA
CIDADE- ESTADO
2022 
NOME DOS ALUNOS
DESENVOLVIMENTO DE UMA PRENSA HIDRÁULICA AUTOMATIZADA
Trabalho Interdisciplinar das disciplinas de Controle e automação de processos industriais; Manufatura mecânica: com formação dos metais; Termodinâmica; Sistemas hidráulicos e pneumáticos; Resistencia dos materiais; Seminário Interdisciplinar VII apresentado a Universidade Norte do Paraná – Polo de Parauapebas, como requisito parcial de avaliação do 7º semestre da Graduação em Engenharia Mecânica.
Professores: Katielly Tavares dos Santos, Giancarlo Michelino Gaeta Lopes, Renan Otavio Kanashiro.
PARAUAPEBAS - PA 
2022
SUMÁRIO
1	INTRODUÇÃO	1
2	DESENVOLVIMENTO	2
2.1	TAREFA 1:	2
2.2	TAREFA 2:	4
2.3 TAREFA 3: 7
2.4 TAREFA 4: 9
2.5 TAREFA 5: 9
CONSIDERAÇÕES FINAIS	11
REFERÊNCIAS	12
1 INTRODUÇÃO
É perceptível hoje uma grande busca pela qualidade. As grandes empresas não vêem mais a qualidade como um diferencial e sim como algo que deve preexistir em seus produtos ou equipamento utilizado no dia a dia. 
Os equipamentos são extremamente importantes para o desenvolvimento de uma empresa ou cooperativa. Além disso, a qualidade e nível de capacidade dos equipamentos como prensa hidráulica de uma determinada empresa ou cooperativa são indicativos para apontar o grau de desenvolvimento da mesma. Empresas e cooperativas com maiores rendas geralmente dispõem de maior poder de desempenho.
No Brasil não é diferente: à medida que o país foi se modernizando, as empresas e cooperativas brasileiras foram se desenvolvendo. O principal equipamento, das cooperativas de reciclagem atualmente e a PRENSA HIDRAULICA AUTOMATIZADA. 
Por isso foi solicitado a nossa equipe o desenvolvimento deste equipamento que será mostrado nas etapas seguintes.
2 DESENVOLVIMENTO
2.1 TAREFA 1:
 
Dentro da cooperativa, a compactação do alumínio é algo primordial e até então a prensa hidráulica era acionada de forma totalmente manual, porém, era passível de alguns problemas que afetavam a sua segurança. Para sanar esse problema, a automação da prensa foi sugerida. Assim, responda qual é o melhor tipo de controlador que pode ser utilizado para a automação da prensa e justifique a sua escolha. Considere que o controlador será utilizado para controlar a automação somente da prensa.
 Além disso, analisando a prensa hidráulica que realiza a prensagem do alumínio, você verificou que por motivos de segurança ao operador a forma de controle para malha fechada é mais recomendada que a em malha aberta. Nesse contexto, também explique e apresente a diferença entre os sistemas de controle em malha aberta e malha fechada. Discuta também porque em processos produtivos que requerem uma determinada precisão nas ações, a preferência é utilizar um sistema de controle em malha fechada.
Imagem 1: SIMATIC S7-1500 e ET 200MP
Fonte: INDUSTRY MAIL SIEMENS
Imagem 2: SIMATIC S7-1500-MCS
Fonte: MCS OTAMASYON
Para controlar uma planta industrial, seja a mais simples ou complexa, necessitamos de um sistema de controle, obviamente que quanto mais complexa mais se exige deste controle. Porém, a ideia do sistema de controle é bastante simples e pode ser dividida em três partes:
· Entradas, que são responsáveis pela coleta de informações;
· dispositivo controlador, que manipula as informações através de um software previamente embutido; e
· Saídas que são responsáveis pela ação.
Controle em Malha Fechada No controle em malha fechada, informações sobre como a saída de controle está evoluindo são utilizadas para determinar o sinal de controle que deve ser aplicado ao processo em um instante específico. Isto é feito a partir de uma realimentação da saída para a entrada. Em geral, a fim de tornar o sistema mais preciso e de fazer com que ele reaja a perturbações externas, o sinal de saída é comparado com um sinal de referência (chamado no vernáculo industrial de setpoint) e o desvio (erro) entre estes dois sinais são utilizados para determinar o sinal de controle que deve efetivamente ser aplicado ao processo. 
Assim, o sinal de controle é determinado de forma a corrigir este desvio entre a saída e o sinal de referência. O dispositivo que utiliza o sinal de erro para determinar ou calcular o sinal de controle a ser aplicado à planta é chamado de controlador ou compensador. O diagrama básico de um sistema de controle em malha-fechada é mostrado na Figura 1. 
Figura 1: Controle em malha fechada.
Fonte: xxxxx
2.2 TAREFA 2: 
1) Selecione uma sequência de acionamento dos pistões de acordo com as possibilidades para os atuadores A e B. Utilize a simbologia composta pelo nome do pistão seguido de + ou – para indicar o movimento (Ex: A+: Cilindro A avança, A-: Cilindro A retorna).
A medida a qual o equipamento exige mais componentes e atuadores, naturalmente torna-se mais complexo organizar e sincronizar os movimentos lógicos dos atuadores hidráulicos, com tudo existem um melhor aprimoramento e uso de ferramentas que ajudam no desenvolvimento da lógica de movimentação de avanço e recuo dos cilindros. Quando o sistema possui a partir de 2 cilindros hidráulicos ou pneumáticos, é de bom senso, usar-se Tabelas de movimentos, diagrama trajeto - passo e representação abreviada. Tomando-se como exemplo os movimentos de 2 atuadores nomeados sequencialmente de A e B podemos demostrar o seguinte movimento sequencialmente: Cilindro A avança, Cilindro A retorna, Cilindro B avança e por fim Cilindro B retorna, podendo-se representar de forma análoga como A+A-B+B-.
2) Determine o diagrama de comando utilizado na automação do circuito hidráulico.
Fonte: Autor (Software: Fluidisim)
3) Determine o circuito hidráulico para garantir o funcionamento do sistema.
4) Faça uma lista de componentes utilizada na automação da prensa. 
Os principais componentes que constroem um sistema hidráulico são o reservatório, a bomba, as válvulas e os atuadores.
· Reservatório: O objetivo principal do reservatório hidráulico é reter um volume de fluido, transferir calor do sistema, permitir a contaminação de sólidos e assim tornando mais fácil a liberação de ar e a umidade do fluido.
· Bomba: A função da bomba hidráulica transformar a energia mecânica em energia hidráulica. Isso é feito pelo movimento do fluido, que é o meio de transmissão. Em relação a bomba, não existe apenas um tipo de bomba e sim vários tipos de bombas hidráulicas, incluindo engrenagem, palheta e pistão. Todos os tipos de bomba possuem vários subtipos diferentes destinador a aplicações especificas, como uma bomba de pistão de eixo dobrado ou uma bomba de palhetas de deslocamento variável.  As bombas hidráulicas funcionam com o mesmo princípio (Deslocamento do volume de fluido contra uma carga ou pressão resistente)
· Válvulas: As válvulas hidráulicas têm a função de ser utilizadas em um sistema para abrir, parar e direcionar o fluxo de fluido. As válvulas hidráulicas são compostas de buchas ou bobinas e podem ser acionadas por meios pneumáticos, hidráulicos, elétricos, manuais ou mecânicos.
· Atuadores:Os atuadores hidráulicos são o resultado final da lei de Pascal. É aqui que a energia hidráulica é convertida novamente em energia mecânica. Isso pode ser feito através do uso de um cilindro hidráulico que converte energia hidráulica em movimento e trabalho linear, ou um motor hidráulico que converte energia hidráulica em movimento e trabalho rotativo. Como nas bombas hidráulicas, os cilindros hidráulicos e os motores hidráulicos têm vários subtipos diferentes, cada um destinado a aplicações de projeto específicas.
2.3 TAREFA 3:No processo de reciclagem do alumínio, pode-se observar várias etapas como, coleta, limpeza do material, corte, prensagem, fundição e etc. Vale ressaltar o processo de prensagem que geralmente é feito por uma prensa hidráulica, que utiliza um pistão grande e um cilindro para atuar o martelo. Esse sistema de forças fornece golpes do martelo mais longo do que os acionamentos mecânicos e podem desenvolver a capacidade completa de carga através de todo o golpe ou curso do martelo. Contudo, é mais lento e ainda pode-se analisar algumas situações como:
1 - Encontrar qual deve ser o deslocamento H e a variação V, em dois conjuntos cilindro-pistão que recebem o trabalho de 1Kj e mantêm a pressão igual 1500 kPa com as áreas de seções transversais dos cilindros iguais a 0,02 m² e 0,05 m².
Assim, pode-se calcular o deslocamento H e a variação V em dois conjuntos cilindro-pistão de acordo com os cálculos a seguir, onde 0,0068m³ é a variação de volume, e 0,034m a variação do deslocamento gerado a cada pistão.
PISTÃO 01
Conjunto Cilindro Pistão
1 = 1500.0,02
1 = 30 .
PISTÃO 02
1 = 1500.0,05
1 = 75 .
2 - Encontrar quanto trabalho é realizado em um cilindro hidráulico com pistão de área transversal de 25 cm² e com um fluído com pressão de 2 Mpa, for movido a 0,25 m.
De acordo com os cálculos a seguir, podemos afirmar que o trabalho realizado pelo cilindro é .
 = 2.0,0025 . 0,25 
 = 0,0125 mj
Encontrar o volume e temperatura final de um processo realizado em um conjunto cilindro-pistão com pressão constante de 600 kPa, com volume de 0,01m³ e trabalho de 54 kj.
A seguir após a resolução dos cálculos, conclui-se que o volume final é de
 e a temperatura final é: = 176610 K.
0,01m³ 54kj
= ? = 600kp
290k
 ? 0,01m³
 
54 = 600 .
 = 
 6,09m³
2.4 TAREFA 4:
Após a automação da prensa, seu time decidiu verificar outros processos que a empresa desenvolve para produção da lata de alumínio. O processo verificado foi a “Laminação” e o trabalho aqui é fazer um detalhamento sobre o processo de laminação. Assim, escreva sobre o que é o processo de laminação, quais são os tipos de laminadores e quais os componentes de um laminador.
R= O processo de laminação, também chamado de deformação plástica do metal, onde o metal é forçado a passar entre dois cilindros que giram em sentidos opostos, utilizando a mesma velocidade superficial. Ou ainda podemos chamá-lo de processo de transformação mecânica que consiste na redução da seção transversal por compressão do metal, por meio da passagem entre dois cilindros de aço ou ferro fundido com eixos paralelos que giram em torno de si mesmos.
· Tipos de laminadores: Laminador duo, Laminador contínuo, Laminador trio, laminador quádruo, Laminador universal e Laminador Sendzimir.
· Componentes do laminador: motor de acionamento, embreagem, transmissão de engrenagens (cilindros de pinhão), acoplamento, eixo intermediário, cilindro Superior, cilindro Inferior, colunas e motor de acionamento para ajuste do cilindro superior.
2.5 TAREFA 5:
1º Explicar quais são as classes de materiais existentes e em qual delas o alumínio pertence?
R: Minério, bauxita apresenta óxido de alumínio hidratado (Al2O3)
 . Família de ligas do alumínio 
· Ligas 1XXX - ligas com 99% pureza de alumínio - Alumínio puro;
· Ligas 2XXX - ligas base alumínio/cobre - Cu-MgiLi;
· Ligas 3XXX - ligas base alumínio/manganês – Mn, Mg;
· Ligas 4XXX - ligas base alumínio sílico – Si;
· Ligas 5XXX – ligas base alumínio/magnésio – Mg.
Tabela periódica da família do boro (Família IIIA)
2º Listar as principais propriedades mecânicas com suas definições e valores do alumínio.
 R: Boa resistência a corrosão;
· Baixa densidade;
· Alta proporção de força por peso;
· Alta resistência a fratura.
 Liga DIN
 1050 Al99,5
 1100 
 1200 Al99,0
 1350 E-Al
Valores do alumínio atual 3.382,50 Dólares
3º Após o processo de reciclagem as propriedades mecânicas do alumínio são alteradas?
 
R: Não, por que ele é 100% reciclável.
CONCLUSÃO
Concluímos que a PRENSA HIDRAULICA está em condições para utilização. Por outro lado, vimos a importância de cada passo mostrado a cima, levando em conta cada etapa que é usado no processo de montagem, que é preciso ser feito uma análise de cada etapa antes que ela venha ser utilizada, com essas informações pode-se ser iniciado o processo de fabricação, em resumo, com esse processo pode ser iniciado a montagem PRENSA HIDRAULICA.
REFERÊNCIAS
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<https://instrumentacaoecontrole.com.br/automacao-de-processos-na-industria/
<https://ramo.com.br/gestao-industrial/automacao-de-processos-industriais/>Acesso em 10 de abril de 2022
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<http://sites.poli.usp.br/pme/pet/projetos/materiais_graduacao/notas_de_aula.pdf> Acesso em 25 de maio de 2022
<https://atividadeava.comunidades.net/manufatura-mecanica-conformacao-dos-metais-u1> Acesso em 25 de maio de 2022
<https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/termodinamica.htm - :~:text=A%20termodin%C3%A2mica%20%C3%A9%20o%20estudo,as%20transforma%C3%A7%C3%B5es%20sofridas%20pela%20energia.> Acesso em 25 de maio de 2022
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<https://brasilescola.uol.com.br/fisica/termodinamica.htm> Acesso em 25 de maio de 2022
<https://www.globalhp.com.br/conheca-as-principais-diferencas-entre-sistemas-hidraulicos-e-pneumaticos/ - :~:text=No%20sistema%20hidr%C3%A1ulico%20o%20flu%C3%ADdo,variam%20conforme%20opera%C3%A7%C3%A3o%20e%20instala%C3%A7%C3%A3o.> Acesso em 25 de maio de 2022
<http://laship.ufsc.br/site/wp-content/uploads/2013/06/SistHPContAutP1.pdf> Acesso em 10 de maio de 2022
<https://www.sergomel.com.br/sistema-pneumatico-e-hidraulico-conheca-as-principais-diferencas> Acesso em 10 de maio de 2022
<https://www.stoodi.com.br/blog/fisica/resistencia-dos-materiais/> Acesso em 15 de maio de 2022.
<http://www.ime.eb.br/~moniz/resmat/resmat_lista_zero.pdf> Acesso em 23 de maio de 2022.
<https://pt.wikipedia.org/wiki/Resist%C3%AAncia_dos_materiais> Acesso em 25 de maio de 2022.