TCC-Eng-Producao

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ADILSON FREITAS, CLÉCIO CARVALHO, DANIEL NASCIMENTO, DANIEL 
TEODORO, THIAGO PERES,JOSÉ QUEIROS. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AUTOMATIZAÇÃO DO FUSO DE SEGURANÇA DO PROCESSO DE 
RESFRIAMENTO DOS VIDROS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SANTO ANDRÉ 
2012 
 
 
 
 
ADILSON FREITAS, CLÉCIO CARVALHO, DANIEL NASCIMENTO, DANIEL 
TEODORO, THIAGO PERES, JOSÉ QUEIROS. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AUTOMATIZAÇÃO DO FUSO DE SEGURANÇA DO PROCESSO DE 
RESFRIAMENTO DOS VIDROS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso 
de Engenharia de Processo de Produção, do Centro 
Universitário Anhanguera de Santo André como requisito 
para obtenção do título de Graduação. 
 
Orientador: Valmir Meirelles 
 
 
 
 
 
 
 
SANTO ANDRÉ 
2012 
 
 
 
 
ADILSON FREITAS, CLÉCIO CARVALHO, DANIEL NASCIMENTO, DANIEL 
TEODORO, THIAGO PERES, JOSÉ QUEIROS. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AUTOMATIZAÇÃO DO FUSO DE SEGURANÇA DO PROCESSO DE 
RESFRIAMENTO DOS VIDROS 
 
 
 
 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso 
de Engenharia de Processo de Produção, do Centro 
Universitário Anhanguera de Santo André como requisito 
para obtenção do título de Graduação. 
 
 
 
Aprovada em: (__/__/____) 
 
 
Prof. : Valmir Meirelles 
(Orientador) 
 
 
 
Prof.: Gervásio 
(Co-Orientador) 
 
 
 
 
SANTO ANDRÉ 
2012 
DEDICATÓRIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A Deus, meu Pai Eterno, meus familiares e amigos presentes... 
 
I 
 
 
 
 
 
 
AGRADECIMENTO 
 
 
 
Prestamos nossos sinceros agradecimentos a Deus, pelas dádivas concedidas 
a todos nós durante o curso. 
As nossas famílias e amigos pelo apoio e incentivo incondicional. 
A Universidade e professores pela oportunidade, orientação e confiança. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESUMO 
II 
 
 
 
O tema abordado se refere à otimização do processo de tempera do vidro 
aplicado à área automotiva através do acionamento automático do fuso, elevando 
assim, de modo bastante sincronizado o processo de resfriamento do vidro. Isto é, 
garantiremos vantajosamente o menor tempo de setup da máquina, além de 
beneficiar os operadores de acometerem complicações físicas por esforços 
repetitivos e exposição a um ambiente totalmente insalubre. Visto que a partir da 
implementação da proposta, a empresa beneficiadora não terá problemas com o 
afastamento de funcionários por LER, por exemplo, e até mesmo sendo acionada 
judicialmente. 
Este projeto visa um ganho considerável financeiramente, pois substituirá um 
processo manual por um processo automático viável onde custo e beneficio 
referente a esta proposta já está detalhadamente calculado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Palavra-chave: Tempera, automatização, otimização de processo, 
produtividade e segurança 
 
III 
ABSTRACT 
 
The topic addressed optimazation refers to the process of tempering glass. Applied 
to the automotive field through the automatic activation of the spindle, thereby 
raising, quite synchronized the cooling process of glass. 
That is, we will ensure the lower advantageously setup time of the machine, 
benefitting operators they involve physical complications and repetitive exposure to 
an unhealthy environment. When starting the implementation of the proposal, the 
company ´ll have a benefit from this. 
 
This project aims the cost considerable financial, since it would replace a manual 
process to an automated process where this will be able cost benefit regarding this 
proposal is already calculated in detail. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Keywords: Tempering, automation, process optimization, productivity and safety. 
 
 
 
IV 
 
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
 
Figura 1 - Fluxo de processo de fabricação do vidro temperado...................................10 
Figura 2 - Máquina BT..........................................................................................................11 
Figura 3 - Operador rosqueando manualmente o fuso....................................................12 
Figura 4 – Mecanismo de elevação....................................................................................14 
Figura 5 - Equação produtividade.......................................................................................16 
 
V 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
Dedicatória....................................................................................................................I 
 
Agradecimento.............................................................................................................II 
 
Resumo.......................................................................................................................III 
 
Abstract.......................................................................................................................IV 
 
Lista de Ilustração.......................................................................................................VI 
 
Introdução...................................................................................................................01 
Cap I-O Vidro Temperado..........................................................................................02 
Cap II-Fluxo de Processo de Produção......................................................................04 
Cap III-Processo de Tempera....................................................................................05 
Cap IV-NR 12.............................................................................................................07 
Cap V-Projeto.............................................................................................................08 
Cap VI-Componentes.................................................................................................09 
Cap VII-Custo x Beneficio..........................................................................................10 
Conclusão...................................................................................................................11 
Referências................................................................................................................12 
 
 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
 
 
O Processo de resfriamento é de fundamental importância para o processo de 
fabricação de chapas de vidro e pontualmente o terceiro processo mais crítico de 
todos os passos para obtenção da peça de vidro. É esperado que houvesse o 
Resfriamento de igual modo por toda a extensão da placa de vidro sob 
condições muito controladas, de 6OO°Ca 100°C, cujo termo usado é propriamente 
chamado de têmpera. A Empresa Saint-Gobain é líder mundial no mercado e possui 
dentre os seis processos para a fabricação dos vidros; o processo de têmpera cujo 
maquinário usado para o resfriamento tem um sistema hidráulico que acionado de 
uma cabine climatizada o eleva para ficar com a mesma altura da saída da máquina 
BT. Com a diferença de altura nas saídas das máquinas, é necessário elevar ou 
baixar o sistema de resfriamento a cada setup da máquina BT e como segurança 
mecânica é utilizado dois fusos de rosca trapezoidal para nivelar, bem como calçar o 
sistema de resfriamento na posição elevada que é rosqueado manualmente por dois 
operadores um em cada lado do resfriamento. Detectamos que é de suma 
importância automatizar este acionamento manualcom o objetivo de redução no 
custo de operação do produto acabado bem como a melhoria nas condições de 
trabalho dos operadores envolvidos nesta tarefa. 
 
01 
 
 
 
 
 
 
Capitulo I 
 
 
 
O Vidro Temperado 
 
O processo de têmpera confere ao vidro impresso resistência a impactos 
frontais até cinco vezes maior que a do vidro recozido in natura. Além disso, o vidro 
impresso temperado, em caso de quebra, fragmenta-se em pequenos pedaços, 
diminuindo o risco de ferimentos, por isto é considerado um vidro de segurança, 
indicado para diversas aplicações como boxes, portas, divisórias, portas de armários 
entre outras. Neste processo, o vidro temperado é obtido a partir de seu 
aquecimento a temperaturas de até 650°, sendo logo depois resfriado rapidamente, 
de maneira uniforme e controlada. 
 
O vidro temperado é o vidro que passou por tratamento térmico ou químico 
para modificar suas características, como a dureza e resistência mecânica. A 
têmpera refere-se a um resfriamento brusco. Na química de polímeros e na ciência 
dos materiais, o processo de têmpera é usado para evitar processos que se dão em 
temperaturas mais baixas, tais como transformações de fase, disponibilizando 
apenas uma pequena janela de tempo em que a reação é termodinamicamente 
favorável e cineticamente acessível. Por exemplo, pode reduzir a cristalinidade e por 
consequência aumentar a rigidez de ligas e plásticos (produzidos através de 
polimerização). 
 
A têmpera tem como objetivo a obtenção de uma microestrutura que 
proporcione propriedades de dureza e resistência mecânicaelevada. A peça a ser 
temperada é aquecida à temperatura de austenitização e em seguida é submetida a 
um resfriamento brusco, ocorrendo aumento de dureza. Durante o resfriamento, a 
queda de temperatura promove transformações estruturais que acarretam o 
surgimento de tensões residuais internas. Sempre após a têmpera, temos que 
realizar o revenimento, para a transformação da martensita em martensita revenida 
 
Suas características torna-o menos susceptível a causar ferimentos graves ao 
se estilhaçar mostrando grande utilidade quando a segurança é uma questão a ser 
considerada. Atualmente ele é utilizado nas janelas laterais e traseiras dos 
automóveis além da maioria dos utensílios de cozinha como panelas ("Pyrex"), 
pratos e alguns copos também são feitos com vidro temperado. Por sua grande 
resistência e baixa probabilidade de ferimentos ele é utilizado nas maiorias das 
aplicações em que possa ocorrer sua quebra por manuseio ou contato humano. 
02 
O processo de fabricação do vidro temperado consiste no aquecimento da 
matéria-prima (cristal ou vidro impresso) submetido a um tratamento térmico de 
têmpera à temperatura de 650/700ºC, recebendo logo após, choque térmico 
provocado por jatos de ar. Esta brusca mudança de temperatura gera uma 
compressão das faces externas e expansão na parte interna, adquirindo neste 
processo características de resistência muito maior do que as do vidro comum. 
 
O processo térmico de temperatura melhora consideravelmente as 
propriedades do produto, conferindo ao vidro temperado uma resistência muito 
maior que a do vidro comum. A finalidade da têmpera é estabelecer tensões 
elevadas de compressão nas zonas superficiais do vidro, e correspondentes altas 
tensões de tração no centro do mesmo. 
 
Experiências levadas a efeito com uma chapa de temperado liso de 6mm de 
espessura, demonstram que suporta o impacto de uma esfera de aço de 1 kg 
deixada cair livremente da altura de 2,00 m; Em idênticas condições um vidro 
comum de vidraçaria (recozido) quebrou-se numa altura de 0,30 m 
 
O vidro temperado é feito a partir do aquecimento controlado do vidro comum 
(não temperado) tendo chances de poder quebrar durante o processo. Rolando as 
lâminas de vidro comum através de um forno onde ele é aquecido à temperatura de 
moldagem (aproximadamente 600 °C) e então é resfriado controladamente. 
 
O processo químico alternativo à têmpera térmica é o de troca de íons onde 
uma lâmina de vidro com pelo menos 100 µm é imersa numa tanque de nitrato de 
potássio derretido. O processo força os íons do nitrato de potássio aos óxidos de 
sódio do vidro. A têmpera química resulta num vidro de extrema rigidez mecânica ao 
preço de uma rigidez térmica menor quando comparado ao vidro temperado comum, 
sendo utilizado quando é necessária a têmpera de vidros moldados em formas 
complexas. 
 
O vidro temperado não pode ser cortado ou partido. Os orifícios para hastes ou 
parafusos e até mesmo o polimento das arestas ou lapidação de suas bordas deve 
ser feito antes da têmpera, pois qualquer dano feito em sua superfície pode resultar 
no estilhaçamento completo da peça. Apesar de sua maior dureza e rigidez, ele é 
menos flexível que o vidro comum ou o vidro laminado. A tensão concentrada em 
pontos de apoio ou suporte pode significar um risco real de estilhaçamento. 
 
03 
 
 
 
 
 
 
Capitulo II 
 
 
 
Fluxo de Processo de Produção 
 
O Vidro é entregue por meio de caminhões específicos chamados de flot, 
então, esse vidro é encaminhado ao processo de corte. 1- Este vidro é cortado por 
uma ponta de diamante nas dimensões solicitadas e depois são rompidas 
automaticamente ou manualmente. 2- Posteriormente, o vidro é levado à etapa de 
usinagem onde recebe um tratamento mecânico ou manual a frio destinado a 
melhorar a funcionalidade do vidro, a salientar o seu aspecto estético ou ainda 
personaliza-lo. Existem diversos tipos de usinagem: lapidação, modelagem, furação. 
3- Os vidros passam por um equipamento, no qual são cuidadosamente lavadas 
com a ajuda de escovas, de lixivia e de solventes especiais. Estes são rapidamente 
secos para evitar qualquer impureza. 4- O vidro é conduzido para um forno onde é 
aquecido a uma temperatura de até 650°C e, destinado a máquina BT para dar 
forma de curva. 5- Ao sair máquina, o vidro logo é submetido a um rápido 
resfriamento por ar soprado em segundos e a sua temperatura desce aos 300°C. 
Este choque brutal vai comprimir as faces exteriores do vidro e assim aumentar a 
sua resistência mecânica. 6- E, por fim é feito o armazenamento e o transporte dos 
vidros de acordo com a norma NBR 7199. 
 
 
Figura 1- Fluxo de processo de fabricação do vidro temperado 
 
04 
 
 
 
 
 
 
Capitulo III 
 
 
 
Processo de Têmpera 
 
O Resfriamento é provocado pelo ar impulsionado dentro da câmara onde as 
chapas de vidro com a temperatura altamente elevadas, vão gradativamente 
diminuindo durante a extensão da máquina. 
 
Este resfriamento tem um sistema hidráulico que acionado de dentro de uma 
cabine climatizada que o eleva para ficar com a mesma altura da saída da máquina 
BT que estiver sendo utilizado no momento da tempera do vidro. 
 
 
Figura 2 - Máquina BT 
 
Com as diferentes alturas nas saídas das máquinas é necessário elevar ou 
abaixar o sistema de resfriamento a cada setup da máquina BT, como segurança 
mecânica é utilizado dois fusos de rosca trapezoidal para calçar o resfriamento na 
posição elevada que é rosqueado manualmente por dois operadores por um tempo 
total de 3 minutos, um em cada lado do resfriamento em um ambiente um tanto 
vulnerável devido à temperatura de 70°C e um nível de ruído que chega a 
aproximadamente 90 decibéis. Portanto, os operadores estão sujeitos em um 
ambiente insalubre para realizar o nivelamento da máquina de resfriamento. 
 
05 
O tempo de rosqueamento do fuso de 3 minutos em media para cada set-up da 
máquina BT,são realizados 3 set-up por turno em 3 turnos de trabalho com dois 
operadores para cada fuso. 
 
Equação: 
3 minutos x 2 operadores= 6 minutos 
6 minutos x 3 set-up = 18 minutos 
18 minutos x 3 turnos =54 minutos 
54 minutosx 26 dias = 1404 minutos ou 23h40 min 
 
Além de perder um dia no mês com um serviço que não agrega valor no 
produto, a operação de rosquear o fuso de segurança pode ocasionar doenças do 
trabalho como LER, sindrome do tunel de carpo,o ambiente do setor de resfriamento 
é saturado de partículas de poeira em suspensão que causam a silicose doença nos 
pulmões. A exposição ao calor do ambiente local e ruído intenso intensificam a 
insalubridade do local. Em resumo, esta máquina assim como o ambiente não 
atendem a NR 12 sancionada 17/10/10. 
 
 
Figura 3 - Operador rosqueando manualmente o fuso 
 
06 
 
 
 
 
 
 
Capitulo IV 
 
 
 
NR12 
 
A Norma regulamentadora NR12 define referências técnicas, princípios 
fundamentais e medidas de proteção para garantir a saúde e a integridade física dos 
trabalhadores e estabelece requisitos mínimos para a prevenção de acidentes e 
doenças do trabalho nas fases de projeto e de utilização de máquinas e 
equipamentos de todos os tipos, e ainda à sua fabricação, importação, 
comercialização, exposição e cessão a qualquer título, em todas as atividades 
econômicas, sem prejuízo da observância do disposto nas demais Normas 
Regulamentadoras – NR aprovadas pela Portaria nº 3.214, de 8 de junho de 1978, 
nas normas técnicas oficiais e, na ausência ou omissão destas, nas normas 
internacionais aplicáveis. 
Entende-se como fase de utilização a construção, transporte, montagem, 
instalação, ajuste, operação,limpeza,manutenção, inspeção, desativação e 
desmonte da máquina ou equipamento. 
As disposições desta Norma referem-se a máquinas e equipamentos novos e 
usados, exceto nos itens em quehouver menção específica quanto à sua 
aplicabilidade. 
O empregador deve adotar medidas de proteção para o trabalho em máquinas 
e equipamentos, capazes de garantira saúde e a integridade física dos 
trabalhadores, e medidas apropriadas sempre que houver pessoas com deficiências 
envolvidas direta ou indiretamente no trabalho 
São consideradas medidas de proteção, a ser adotadas nessa ordem de 
prioridade coletiva, administrativas, de organização do trabalho e proteção individual. 
A concepção de máquinas deve atender ao princípio da falha segura. 
 
07 
 
 
 
 
 
 
Capitulo V 
 
 
 
Projeto 
 
Com o intuito de buscar melhoria nas condições de trabalho, do processo e 
aumento da produtividade, bem como o cumprimento desta norma NR 12, nós 
desenvolvemos um mecanismo automatizado que faz uso de alguns componentes 
para construção deste. O acionamento do referido sistema será dentro de uma 
cabine climatizada, evitando assim a necessidade de expor o operador em 
condições extremas e insalubres. 
 
Importante ressaltar que pode haver insatisfação dos operadores em realizar a 
atividade por ser um tanto repetitiva que exige esforço significativo e danos a sua 
saúde. Também, os operadores estão sujeitos a acidente de trabalho nesta 
operação e, se isto ocorrer, além do afastamento dos operadores, haverão custos 
significativos por ações trabalhista e honorários advocatícios. 
 
 
Figura 4 – Mecanismo de elevação 
 
08 
 
 
 
 
 
 
Capitulo VI 
 
 
 
Componentes 
 
O Mecanismo automatizado do sistema de travamento ou sistema de elevação 
do resfriamento do forno BT será composto por alguns elementos de máquinas 
inteiramente projetados para suspender com segurança e eficiência toda a linha por 
onde o vidro é transportado através do processo de tempera. São eles: 
 
1 Mancal em aço 1045 com base flangeada; 
2 Rolamentos rígido de esfera SKF 6014 2rs; 
 
1 Bucha de bronze com rosca trapezoidal interna diâmetro de 60 passo 9 e 
cabeça com engrenagem cônica de dentes retos em uma das extremidades 
conforme desenho 019 05 12; 
1 Engrenagem cônica de dentes retos Z¹=30, Modulo=3, Diâmetro Primitivo=90 
Aço 8640com furo de 25 mm e chaveta de 8 mm; 
1 Engrenagem cônica de dentes retos Z²=45 Modulo=3 Diâmetro 
Primitivo=135 Aço 8640; 
 
1 Haste anti-giro de aço 1045 tratado e revenido diâmetro 20 mm e 
comprimento 1200 mm; 
2 Motoredutores SEWRPM 1680 V220/380 A 3,8/2,2 NA 142 KW 0,75 
(Tipo:R40 DZ 80 N4); 
1 Base de fixação do motoredutor; 
2 Inversores de frequência; 
Cabos para instalação; 
1 Comando de acionamento (chave seletora) e 
1 Botão de emergência. 
 
09 
 
 
 
 
 
 
Capitulo VII 
 
 
 
Custo x Beneficio 
 
A Relação custo x beneficio associado com este projeto, objetivando o ganho 
de produtividade, condição melhor de trabalho e processo, também se apresenta de 
maneira clara os valores presentes logo abaixo. Vale ressaltar que outras vantagens 
se agregam com este trabalho, mas não puderam ser mensurável de imediato. 
 
Equação 
 
 
Figura 5 - Equação produtividade 
 
Baseado nos valores encontrados com a medição do tempo economizado com 
a obtenção do mecanismo automatizado, no fim deste estudo chegaremos à 
conclusão que estaremos dispondo de quase 78.000,00 reais de retorno anual para 
a empresa. O Investimento é pago no primeiro mês da instalação do dispositivo. 
 
10 
 
 
 
 
 
 
Conclusão 
 
 
 
Este resfriamento ou processo de tempera tem um sistema hidráulico que 
acionado de dentro de uma cabine climatizada que o eleva para ficar com a mesma 
altura da saída da maquina BT. Com as diferentes alturas nas saídas das máquinas 
e necessário elevar ou abaixar o sistema de resfriamento a cada set-up da maquina 
BT, como segurança mecânica e utilizado doisfusos de rosca trapezoidal para calçar 
o resfriamento na posição elevada que e rosqueado manualmente por dois 
operadores um em cada lado do resfriamento. 
A exposição ao calor de 90 ºC e ruido intenso de 90 decibéis intensificam a 
insalubridade do local que nescessita de um projeto de melhoria quanto no ambito 
segurança e ergonomia,e redução de custos. 
Estudando estas condições foi estabelecido a automatização desta operação 
com a utilização de motoredutores, inversores de frequencia, bucha de bronze, 
rolamentos. 
O acionamento do fuso será feito de dentro de uma sala climatizada sem a 
nescessidade da exposição do operador a condições extremas. 
 
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Referências 
 
http://br.saint-gobain-glass.com/fabricacao.asp 
 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Vidro_temperado 
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