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FACULDADE ANHANGUERA DE MATÃO ENGENHARIA MECÂNICA PROCESSO DE FABRICAÇÃO E MONTAGEM DO PROTÓTIPO FÍSICO NO NOVO GERADOR DE ENERGIA Relatório apresentado à Faculdade Anhanguera de Matão como exigência para a realização da disciplina Estágio Supervisionado 2. Prof. Supervisor de Estágio: Prof. Dr. Nivaldo Carleto Aluno: Luís José dos Santos.........RA: 1957572583 Matão 2012 RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO 2 SUMÁRIO 1.0 INFORMAÇÕES GERAIS......................................................................3 2.0 RESUMO.............................................................................................4 3.0 INTRODUÇÃO.....................................................................................5 4.0 HISTÓRICO DA EMPRESA.................................................................6 4.1 Apresentação da Empresa Concedente............................................6 4.2 Departamento de Engenharia e Projetos..........................................7 5.0 PROGRAMAÇÃO DAS ATIVIDADES..................................................8 6.0 ATIVIDADES DESENVOLVIDAS........................................................8 6.1 Montagem do eixo com pacote.....................................................9 6.2 Montagem e enrolamento do rotor...............................................12 6.3 Usinagem da estrutura base.........................................................13 6.4 Determinação das potências........................................................15 7.0 COMENTÁRIOS E CONCLUSÃO.......................................................16 8.0 REFERÊNCIAS ................................................................................16 RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO 3 1.0 - INFORMAÇÕES GERAIS Aluno/Estagiário/Funcionário: LUÍS JOSÉ DOS SANTOS Registro Acadêmico - RA: 1957572583 Matriculado no curso: Engenharia Mecânica E-mail: alt.eng@bambozzi.com.br Empresa Concedente: BAMBOZZI ALTERNADORES LTDA Endereço: Avenida 15 de Novembro, nº 149 – Nova Matão - Matão - SP Segmento: Produção de Geradores de Energia (Alternadores) Departamento/Setor: Engenharia e Projetos Cargo: Desenhista Período da realização do estágio: 15/10/12 a 12/11/12 Carga horária: 120 horas Supervisor do local do estágio: Roberto Carlos Bacini RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO 4 2.0 - RESUMO Um gerador de energia(alternador) é uma máquina que pode, por exemplo, ser acoplada a um motor à combustão(GRUPO GERADOR) e graças a rotação transmitida do eixo do motor para o gerador, obtém-se tensão alternada e consequentemente energia elétrica. Com o objetivo de melhorar o rendimento, diminuir o aquecimento e aumentar a potência retirada dos geradores, a equipe de engenheiros e técnicos, depois de uma análise crítica de viabilidade, resolveu fazer as devidas mudanças no projeto, e meu papel foi desenhar as novas peças, montagens e submontagens da estrutura mecânica dos geradores(alternadores), e posteriormente, acompanhar o processo de fabricação e montagem dos principais componentes deste novo equipamento. Este relatório descreve a minha experiência no acompanhamento da fabricação e montagem deste novo equipamento. O termo “novo” foi utilizado porque trata-se de uma mudança no projeto que já vinha sendo produzido pela empresa. É evidente, que juntamente com o projeto mecânico, foi desenvolvido também, um novo projeto elétrico, com testes de campo,curvas, análises críticas de rendimento e potência, entretanto, isso não será o foco do relatório. O foco deste relatório são os procedimentos de fabricação e os problemas que ocorreram durante a montagem do protótipo físico da nova máquina. Os testes são complexos, pois os resultados obtidos são em função de inúmeras variáveis e parâmetros e, infelizmente, até a conclusão deste relatório, o processo final não estava totalmente concluído. Os resultados preliminares estão sendo analisados, mas já houve algumas mudanças na relações elétricas da máquina e os testes continuam. A estrutura mecânica e dimensional já está definida. RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO 5 3.0 – INTRODUÇÃO De acordo com Shigley (1984, p.3) A maioria dos professores de engenharia concorda que o projeto mecânico integra e utiliza um número maior de disciplinas básicas e de ciências do que qualquer outro curso profissional. O projeto é também o coração de outros campos na engenharia mecânica (SHIGLEY,1984, p.3) Este relatório descreve as minhas atividades no acompanhamento da montagem do equipamento junto ao chão de fábrica. Depois que todos os desenhos foram aprovados, procedemos à fabricação/montagem do protótipo físico. Durante o processo de montagem, deixei o setor de engenharia e projetos, local onde trabalho há 6 anos como desenhista, e fui para a linha de produção acompanhar os serviços de torneamento, soldagem, enrolamento, prensagem, entre outros procedimentos. Os equipamentos desenvolvidos pela BAMBOZZI estão em contínuo desenvolvimento para atender às necessidades dos clientes, por isso que essas mudanças são comuns em nosso dia-a-dia. A idéia da mudança no projeto surgiu como um desafio de se obter uma máquina mais eficiente, mais potente e com a mesma qualidade de sempre. A maior dificuldade na realização desse projeto foi, certamente, adequar tudo isso ao processo de produção e ao custo de produção desse novo projeto, pois devido às caraterísticas geométricas das peças, foi necessário desenvolver novas ferramentas de injeção, novas ferramentas e matrizes para estampagem e também mudança no layout do chão de fábrica. RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO 6 4.0 - HISTÓRICO DA EMPRESA A empresa BAMBOZZI tem mais de 100 anos de fundação e seus produtos viajam pelo Brasil e outros países de quatro continentes com uma marca que passa a ser aclamada e a ser símbolo de durabilidade, o que eleva o orgulho da Família Bambozzi e dos mais de 600 funcionários que trabalham para o grupo.No dia 25 de maio de 2000, a empresa se divide em segmentos, formando o Grupo Bambozzi: Bambozzi Soldas; Bambozzi Produtos Especiais; Bambozzi Alternadores; Bambozzi Talhas e Moto Esmeril; Bambozzi Fios Magnéticos; e Bambozzi Reforma de Máquinas. Essas seis empresas do ‘Grupo Bambozzi’ estão interligadas pelo espírito de esforço do pioneirismo ao prazer da reinvenção. 4.1- APRESENTAÇÃO DA EMPRESA CONCEDENTE A Bambozzi Alternadores pertence ao “Grupo Bambozzi”e é uma empresa 100% nacional situada na Avenida 15 de Novembro, 149 - Nova Matão, CEP 15990-630 - Matão/SP CNPJ: 03.868.954/0001-09 eque atua na fabricação de geradores de energia elétrica de corrente alternada conhecidos como ALTERNADORES. A empresa conta hoje, com 65 colaboradores, entre produção, setor administrativo e técnicos especializados. Os equipamentos produzidos são utilizados para suprir o fornecimento de eletricidade a pequenas montadoras de grupos de energia, localizadas em regiões com dificuldades de cobertura destes serviços pelas concessionárias. Os grupos geradores são utilizados em construção civil, manejo florestal, embarcações, residências, sedes de fazendas, granjas, pecuária de leite, perfuração de poços, manutenção agrícola, manutenção rodoviária, iluminação de obras, pátios de cargas, caminhões frigoríficos, pousadas, entre outros. A empresa atende todo o Brasil e também exporta para outros países da América do Sul e África. RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO 7 Portão de acesso à fábrica/ foto do arquivo técnico/2012 Portão de acesso à recepção / foto do arquivo técnico/2012 4.2 – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA E PROJETOS O Departamento de Engenharia e Projetos foi o principal local de desenvolvimento do estágio, pois é aqui que são feitos os cálculos, croquis, os estudos preliminares, desenhos, alterações, definição das medidas, enfim, todas as informações referentes ao projeto saem daqui. Todas as informações técnicas referentes aos produtos da empresa ficam centralizadas nesse departamento. E é nesse departamento que é o meu local de trabalho. Quando surgia algum problema relacionado com a parte dimensional, era prontamente comparado com as dimensões do protótipo virtual. Montagem da máquina na tela do computador antes de iniciarmos a produção / foto do arquivo técnico/2012 RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO 8 5.0 – PROGRAMAÇÃO DAS ATIVIDADES A programação das atividades foi desenvolvida com o objetivo de aprofundar meu conhecimento nos processos de fabricação e montagem e também a tentar solucionar os eventuais problemas encontrados durante o processo. A empresa concedeu 6 horas diárias para que eu relatasse as minhas tarefas desenvolvidas durante o acompanhamento de todo o processo, totalizando 30 horas semanais. As atividades foram realizadas no período de 15/10/12 a 12/11/12. 6.0 – ATIVIDADES DESENVOLVIDAS As atividades desenvolvidas, basicamente, foram: acompanhar a fabricação e montagem das peças que foram modificadas, anotar e corrigir os problemas encontrados durante o processo e garantir que o produto final ficasse igual ao que foi projetado. Essas atividades práticas, contribuíram de forma significativa para a melhoria do meu conhecimento em relação ao desenvolvimento das peças, das ferramentas que vão produzir essas peças, de como devem ser produzidos os gabaritos de montagem, processos de fabricação/montagem e contato com empresas terceirizadas. Essas empresas terceirizadas tiveram um papel importante, pois a fabricação das ferramentas de estampo progressivo, ferramentas de injeção, e alguns serviços de usinagem ficaram por conta delas, mas quem determinou as características dessas ferramentas e das peças foi a nossa empresa. É importante considerar que mesmo sendo uma nova máquina, alguns processos de fabricação e montagem não foram mudados, na sequência, seguem descritos os processos que foram alterados, os problemas encontrados bem como a solução para que novos protótipos fossem construídos sem erros. RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO 9 6.1 – MONTAGEM DO EIXO COM PACOTE Esta atividade teve como finalidade montar o novo eixo com o conjunto de discos(pacote) numa prensa. Tanto o eixo como os discos foram modificados para atender às necessidades do projeto, o eixo é usinado por uma empresa de terceiros conforme o nosso desenho assim como o disco é estampado por uma empresa terceirizada que usa uma matriz de estampo progressivo seguindo rigorosamente as determinações do nosso projeto. Devido às mudanças que houve nos discos, tivemos que adquirir um novo equipamento para montar a estrutura eixo+pacote, e com isso, o lay-out da fábrica foi alterado por causa da instalação desse novo equipamento. A figura abaixo mostra o equipamento que foi adquirido para a montagem do conjunto de discos no eixo. Prensa horizontal para a montagem dos discos no eixo / foto do arquivo técnico/2012 RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO 10 O único problema que tivemos durante a montagem do protótipo físico foi exatamente neste processo. Percebemos o problema durante a montagem, mas o erro começou bem antes, no controle de qualidade. Como dito anteriormente, tanto o eixo como os discos são fabricados por terceiros, mas o controle de qualidade é feito pela nossa empresa. O disco é estampado por uma ferramenta nova, e esta estampagem garante as medidas especificadas no desenho técnico do disco. O erro estava no eixo!!! O profissional que faz as medições das peças, deixou de verificar as tolerâncias que o desenho do novo eixo exigia, e deixou que a peça seguisse no processo de montagem, e esse erro comprometeu a montagem e perdemos as peças. A montagem do pacote de discos no eixo é feita por interferência, por isso que se utiliza uma prensa na montagem, além disso, o eixo possui uma recartilha a partir de um determinado ponto até o encosto dos discos. A recartilha ajuda no travamento do pacote de discos no eixo e evita que o pacote se solte quando o rotor estiver girando. O eixo não deveria ter ido para a linha de produção pois o diâmetro da parte lisa e o diâmetro do recartilhado apresentavam as tolerâncias acima daquelas que foram especificadas no desenho. O operador da prensa, que nada tem a ver com controle dimensional, para garantir a montagem, aplicou a carga necessária para montar o conjunto sem se preocupar com os fenômenos ocorridos na peça. Em outras palavras, o pacote de discos entrou “apertado” demais no eixo, e a força excessiva da prensa ocasionou o empenamento do eixo e uma deformação no miolo do pacote, inutilizando completamente a peça montada. Fizemos uma reunião com o representante da empresa que faz a usinagem do eixo, e este, se comprometeu a revisar os programas CNC das máquinas de usinagem e dar uma maior “atenção” às especificações técnicas indicadas nos nossos desenhos. O segundo eixo do protótipo fabricado não apresentou problemas. As imagens a seguir mostram a peça montada e a deformação causada no pacote de discos, indicada pela seta, devido aos erros de fabricação, inspeção e montagem. RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO 11 Conjunto de discos soldados e montados no eixo sob força da prensa / foto do arquivo técnico/2012 RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO 12 6.2 – MONTAGEM E ENROLAMENTO DO ROTOR Esta atividade teve como finalidade encontrar uma forma de enrolar o novorotor, pois devido às mudanças na geometria do disco, alterou-se também a forma de bobinar o rotor. Fizemos uma adaptação na máquina atual para poder bobinar o rotor e deixá-lo igual ao do protótipo virtual, conforme imagem projetada pelo software. Protótipo virtual do rotor bobinado / foto do arquivo técnico/2012 Basicamente, o rotor é o eixo+pacote+as espiras de fio de cobre. Ao final desse processo, chegamos a conclusão que deveremos projetar uma nova máquina para bobinamento desse tipo de rotor, pois a adaptação feita na máquina atual deixou o processo muito lento. A seguir, a imagem do rotor sendo enrolado Enrolamento do protótipo físico do rotor / foto do arquivo técnico/2012 RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO 13 6.3 – USINAGEM DA ESTRUTURA BASE(CARCAÇA) Esta atividade teve como finalidade usinar os encaixes e o comprimento ideal da carcaça conforme o especificado no desenho técnico. As estruturas desse padrão de máquina, às vezes, apresentam algumas diferenças dependendo do tipo de máquina. As máquinas monofásicas e trifásicas necessitam de um suporte soldado em cima do tubo, às vezes é preciso fazer mais de um furo para a saída de fios em cima da carcaça, mas isso não interfere no processo de usinagem. O processo de montagem e soldagem dessa estrutura é feita por gabaritos, e não mudou em relação ao projeto anterior. A mudança significativa foi no comprimento da estrutura da carcaça da máquina.. A seguir, as carcaças prontas para serem usinadas. Estruturas base soldadas aguardando a usinagem dos encaixes / foto do arquivo técnico/2012 RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO 14 O processo de usinagem da carcaça é feito em um torno. Depois da operação de faceamento, que define o comprimento da estrutura, é feito os encaixes das tampas. A seguir, a imagem da carcaça presa no dispositivo de usinagem. Carcaça fixada no torno para usinagem / foto do arquivo técnico/2012 RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO 15 6.4 – DETERMINAÇÃO DAS POTÊNCIAS Esta atividade teve como objetivo determinar as potências mínimas e máximas do novo modelo de alternador. Tive a oportunidade de acompanhar os testes de campo que são feitos no laboratório de testes da empresa. Para dimensionar e escolher um alternador para uso no dia-a-dia devemos somar as cargas que a ele serão ligadas, essa soma deve ser feita em valores de potência aparente (kVA), mas, antes de ser lançado no mercado, é preciso saber qual é a potência máxima que pode ser retirada da máquina e quais os fenômenos ocorridos no equipamento para tal solicitação. Os engenheiros eletricistas e os técnicos da área elétrica são os responsáveis pelo levantamento dessas informações. Devido às questões de segurança e segredo de projeto, as informações que envolvem cálculos, gráficos, curvas, rendimentos, planilhas e desenhos não constam neste relatório, mesmo porque o objetivo não é descrever como se projeta um gerador de energia. Depois que a estrutura mecânica foi fabricada e todo o processo de montagem foi concluído, iniciaram-se os testes no laboratório. O trabalho na área de testes é feito por um pessoal técnico especializado e envolve o manuseio de outras máquinas elétricas como fontes de tensão contínua e alternada, cabos energizados, circuitos, motores, painéis de leitura e equipamentos que simulam as cargas(indutivas e resistivas) no alternador. Os testes são complexos, pois os resultados obtidos são em função de inúmeras variáveis e parâmetros e, infelizmente, até a conclusão deste relatório, o processo final não estava totalmente concluído. Os resultados preliminares estão sendo analisados, mas já houve algumas mudanças na relações elétricas da máquina e os testes continuam. A estrutura mecânica e dimensional já está definida. RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO 16 7.0 – CONCLUSÃO É Importante ressaltar que as mudanças foram feitas com o objetivo de se melhorar um produto que já vinha sendo fabricado pela empresa. Algumas peças não mudaram e, como conseqüência, seus processos de fabricação e montagem também não. A parte onde houve as principais alterações, seguindo as determinações de projeto, foi no rotor(a parte girante), que é o componente fundamental para o perfeito funcionamento da máquina. Os problemas que tivemos com a montagem da estrutura base do rotor já foram descritos no subitem 6.1, mas, de forma geral, o processo de fabricação e montagem do protótipo físico não apresentou nenhum problema que não pudesse ser corrigido a tempo. Para fabricar algumas peças, tivemos que investir em máquinas, ajustá-las, estudar um novo lay-out e planejar o processo de fabricação de modo a não atrapalhar a linha de produção convencional. A fase de fabricação da máquina foi mais tranqüila do que a fase de desenvolvimento, pois já tínhamos todo o dimensional das peças e com toda essa documentação em mãos, foi possível estabelecer os limites e referências. A fabricação de qualquer produto segue as determinações de projeto, e estas, quase sempre são feitas em desenhos técnicos, portanto, fabricar não é apenas ajustar e operar máquinas!!, é preciso saber ler, interpretar e usar os parâmetros e referências especificados na documentação técnica. O período em que acompanhei a fabricação e montagem do protótipo foi enriquecedor, pois tinha muitas dúvidas sobre alguns processos de soldagem, usinagem e até mesmo sobre processos e operações de montagem dos componentes da máquina. Não eliminei todas as minhas dúvidas, mas, certamente, diminuíram consideravelmente. A minha participação no projeto termina com a montagem da máquina exatamente como especificado na documentação técnica(todos os desenhos), porém, como já foi dito no subitem 6.4, alguns ajustes estão sendo feitos na sua parte elétrica, e esses ajustes terão que se adaptar à estrutura mecânica que já foi definida. 8.0 – REFERÊNCIAS SHIGLEY, Joseph Edward , “Elementos de Máquinas 2”, LTC S.A, 1984 Informações da empresa disponível em www.bambozzi.com.br , 05/04/2012
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