Portifólio 7º Semestre 26 04 2021

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ENGENHARIA MECÂNICA
AUTOMAÇÃO DE PRENSA HIDRÁULICA
JOSÉ ARCANJO DE SOUSA FILHO 
FRANCISCO JANDER FRANCELINO MESQUITA
JOSE VERIDIANO LUNA COSTA
SAMUEL ALBUQUERQUE MAGALHÃES
TIENIO ANDRADE DAMASCENO
EDSON RODRIGUES MARQUES
Trabalho de produção textual apresentado à Universidade Pitágoras Unopar, como requisito parcial para a obtenção de média nas disciplinas do 7º semestre de Engenharia.
Orientador: 
Sumário
1. INTRODUÇÃO......................................................................................................4
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS.................................................................................
7. REFERÊNCIAS....................................................................................................
Sobral-Ce
2020
1. INTRODUÇÃO (Arcanjo)
De forma geral os processos de produção de atividades manufaturadas incorporam cada vez mais tecnologias embarcadas para apoiar, desenvolver e automatizar processos de produção em larga escala, de tal forma a garantir excelentes padrões de qualidade, repetibilidade e segurança. Neste sentido é possível a perceber a intensa evolução na busca de novas tecnologias, afim de atingir um melhor nível de competitividade e adaptabilidade na produção, por consequência os meios de informações tornam-se intercambiáveis, com redes de compartilhamento de informações em nuvem possibilitando a interação entre equipamentos e softwares. Segundo Portal da indústria (2021) ..... A Quarta Revolução Industrial, engloba um amplo sistema de tecnologias avançadas como inteligência artificial, robótica, internet das coisas e computação em nuvem que estão mudando as formas de produção e os modelos de negócios no Brasil e no mundo.
A crescente automação de processos industriais em setores de sustentabilidade e reciclagem de materiais metálicos exige, também, a adequação às normas de segurança e paralelamente garantir padrões de segurança no processo. Os mecanismos exigem sistemas de prensas equipamentos cada vez mais incorporados de automação e sistemas de controles podendo ser acionados, ligados, desligados, alimentados, ou seja supervisionados por meios de comandos elétricos , CLPs, softwares e aplicativos.
Este trabalho tem como objetivo apresentar soluções sustentáveis no desenvolvimento de sistemas de automatização de prensas, de tal forma a predizer e garantir uma maior capacidade de produção e rapidez na compactação de alumínio ,apontando assim materiais metálicos e componentes elétricos para construção do equipamento, equilibrando a maior durabilidade e segurança, contudo tangenciando quesitos de sustentabilidade evitando o descarte e o impacto ambiental. 
	O trabalho aborda o tema com metodologia dissertativa tomando como fonte de a pesquisa sites do seguimento, artigos, TCCs e manuais técnicos pontuados em tópicos, itens e subitens
2. CONTROLE E AUTOMAÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS (VERIDIANO/TIENIO)
A automação de processos industriais vem se tornado indispensável para viabilizar a competitividade das empresas e cooperativas nos mais diversos seguimentos de atividades e fornecer segurança aos processos e para os trabalhadores que operam máquinas e equipamentos. Entre estes processos podemos incluir as cooperativas de reciclagem de resíduos que em muitos casos, devido a baixo poder econômico utilizam maquinário obsoleto e perigoso.
No Brasil, A Norma Regulamentadora de Segurança e Medicina do Trabalho NR-12, estabelece os principais sistemas e mecanismos de proteção que o empregador deve oferecer para os seus empregados ou cooperados no que se refere a máquinas e equipamentos seguros, não sendo permitido por Lei a utilização de máquinas que não atendam ao disposto na referida Norma. 
12.1 Princípios Gerais 12.1.1 Esta Norma Regulamentadora - NR e seus anexos definem referências técnicas, princípios fundamentais e medidas de proteção para resguardar 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, 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 NRs aprovadas pela Portaria MTb n.º 3.214, de 8 de junho de 1978, nas normas técnicas oficiais ou nas normas internacionais aplicáveis e, na ausência ou omissão destas, opcionalmente, nas normas Europeias tipo “C” harmonizadas.” 
(Fonte: Nr-12 - segurança no trabalho em máquinas e equipamentos - 2019)
Partindo deste princípio o Engenheiro mecânico responsável pela automação da prensa hidráulica que realiza a prensagem de alumínio em uma cooperativa de reciclagem e que é acionada de forma totalmente manual agregando risco ao equipamento e oferecendo riscos aos operadores, por problemas de segurança, deve realizar uma apreciação de riscos e definir qual será a melhor malha de automação e o melhor sistema de segurança a ser implementado na referida prensa hidráulica. 
Figura xx: Modelo de prensa hidráulica utilizada na prensagem de alumínio
Fonte: http://www.maskinerprensas.com.br/prensa-jacare/ 2021
Antes da realização da a apreciação de riscos e definição de quais sistemas de segurança serão adotados na prensa hidráulica utilizada na compactação de embalagens de alumínio, é importante a compreensão dos tipos de malha de automação mais utilizados e qual a mais adequada ao projeto de automação a ser implementado. 
2.1 CONTROLE DE AUTOMAÇÃO POR MALHA ABERTA
Esta é a modalidade de controle de automação que possui baixa complexidade e baixo custo e que cumpre a necessidade de trabalho em processos mais simples, onde não se espera checagens durantes a execução das etapas da atividade, sendo estas verificações realizadas após a conclusão do ciclo operacional. Dessa forma nesta modalidade o comando de entrada inicia o ciclo e somente após a execução do trabalho desejado, será verificada a aderência do produto final em relação ao que foi planejado e não estando em conformidade a programação de entrada deverá ser ajustada. 
Figura xx: Modelo de configuração de controle em malha aberta
Fonte: https://instrumentacaoecontrole.com.br/instrumentacao-industrial-guia-completo/ 2021
O sistema de controle em malha aberta não possui sensoriamento capaz de identificar se ocorreram variações no sistema que possam comprometer o produto final e muito menos corrigir a entrada de forma automática. Dessa forma, como existem inúmeros processos que não podem contar com falhas e variações, pois podem resultar em custos elevados com retrabalhos e perdas de matérias primas, bem como em acidentes de trabalho graves, os engenheiros não devem optar por esta modalidade de controle, ao identificarem em seus projetos riscos como estes citados, devendo considerar para estes casos os sistemas em malha aberta, como veremos a seguir. 
 
 
2.2 CONTROLE DE AUTOMAÇÃO POR MALHA FECHADA
Esta é a modalidade de controle de automação capaz atender aos sistemas de maior complexidade. Normalmente pode requerer um investimento inicial mais elevado, porém o retorno obtido com o controle de automação em malha fechada, torna o payback mais rápido, principalmente devido a capacidade do referido controle de identificação e reportar falhas ocorridas nos processos, evitando com isso, perdas de matérias primas e custos com o retrabalho em produtos que não atenderiam as especificações desejadas. 
No controle de automação em malha fechada, pode dividir-se em dois subgrupos, o controle por realimentação (feedback) e o controle por antecipação (feedforward). Em ambos os controles é realizado o sensoriamento das principais etapas do processo, permitindo a verificação em tempo real da aderência do processo com o que foi programado, os sinais emitidos pelos sensores são enviados aos equipamentos supervisórios, como por exemplo o CLP.
Figura xx: Modelo de diagrama de um sistema em malha fechada
Fonte:Controle e automação de processos industriais - Quesada 2017
2.3 APRECIAÇÃO DE RISCO EM MÁQUINA PRENSA HIDRÁULICA
Figura xx: Procedimento interativo de apreciação e redução de riscos
Fonte: Segurança de Máquinas e Equipamentos de Trabalho – Meios de Proteção Contra os Riscos Mecânicos – SESI 2012
Figura xx: Prensa hidráulica utilizada na prensagem de alumínio, operada manualmente sem sistemas de segurança.
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=LY2DZmVQJkw 2021
2.4 - CATEGORIA DE SEGURANÇA DOS COMPONENTES UTILIZADOS NO SISTEMA DE AUTOMAÇÃO DE SEGURANÇA 
Para definirmos a categoria de segurança dos componentes que deverão ser utilizados no sistema de automação de segurança da Máquina Prensa Hidráulica para prensagem de alumínio, devemos recorrer a Norma Técnica Brasileira ABNT NBR 14153, que aborda: Segurança de máquinas - Partes de sistemas de comando relacionados à segurança - Princípios gerais para projeto. Esta norma permite ao engenheiro responsável pelo projeto do sistema de segurança, escolher os dispositivos que serão utilizados de acordo com o nível de confiabilidade que o referido sistema requeira, considerando entre outros fatores, principalmente o risco de acidentes graves que a máquina a ser adequada oferece.
Apresentaremos a seguir alguns conceitos importantes a serem observados, para facilitar a compreensão das categorias de segurança disponíveis:
 
Figura xx: Resumo dos requesitos por categoria
Fonte: Segurança de Máquinas e Equipamentos de Trabalho – Meios de Proteção Contra os Riscos Mecânicos – SESI 2012
Considerando que a prensa hidráulica em estudo, utilizada na prensagem de sucata de alumínio em uma cooperativa de reciclagem é capaz de provocar acidentes com lesões severas e que a frequência de exposição do operador ao risco com a máquina nas condições em que se encontra, ou seja, desprotegida é considerada elevada e que na condição em que é operada atualmente (antes da adequação) a possibilidade de evitar o perigo é baixa estabelecemos que os componentes do sistema de segurança para a referida prensa devem possuir categoria de segurança 4, como podemos observar na imagem a seguir: 
Figura xx: Ponto de partida para a estimativa do risco para partes relacionadas à segurança de sistemas de comando.
Fonte: ABNT NBR 14153:2013 – Adaptada para identificar categoria de risco da prensa hidráulica para alumínio.
Conforme apreciação de riscos, assim como da categoria de segurança requerida pelo sistema de automação, listamos a seguir os componentes que serão utilizados no sistema de segurança na prensa hidráulica em estudo:
Figura xx: Chaves de segurança magnética categoria 4, para intertravamento das proteções móveis.
Fonte: https://www.bravadistribuidor.com.br/produto/chave-magnetica-de-seguranca 2021.
	
	
Figura xx: Bloco hidráulico de segurança categoria 4, para atuar no sistema impedindo o fechamento indevido da prensa em caso de falha hidráulica.
Fonte: https://fluipress.com.br/solucoes/sistemas-hidraulicos/adequacao-nr12/ 2021.
Figura xx: Sensores de segurança, para identificar a posição da esteira de alimentação da prensa e enviar a informação ao supervisório. 
Fonte: https://flextechsolucoes.com.br/sensores-de-seguranca-industrial-ex/ 2021.
Figura xx: Controlador Lógico Programável - CLP de segurança categoria 4, para aturar no monitoramento dos componentes do sistema de segurança a ser instalado na prensa hidráulica
	
	
Fonte: https://www.se.com/br/pt/product/XPSMC32Z/controlador-de-seguranca 2021.
 
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
	
Imagem será substituída por desenho
	DESENHO DA PRENSA HIDRÁULICA UTILIZADA NA PRENSAGEM DE ALUMÍNIO 
DOTADA DOS SISTEMAS DE SEGURANÇA
Detalhamento do sistema de automação para alimentação da Máquina Prensa Hidráulica para prensagem de alumínio.
XXXXXXXXXXXXXX
Detalhamento do sistema de automação de segurança para prevenção de acidentes na Máquina Prensa Hidráulica para prensagem de alumínio.
XXXXXXXXXXXXXX
https://edu.ieee.org/br-ufcgras/conceitos-basicos-de-controle-malha-aberta-x-malha-fechada/. Acessado em 21.02.2021
Norma Regulamentadora NR-12 - ANEXO VIII PRENSAS E SIMILARES
ABNT NBR-14153
3. SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS (ARCANJO) 
A automação do processo de prensar tem como foco tonar o equipamento cada vez mais independente da ação humana, isso somado a aspectos de repetibilidade e produtividade. Neste sentido foi adotado como principio de atuação o sistema hidráulico pois existe a necessidade de atribuir força e estabilidade no processo de pressa do bloco de latas de alumínio para reciclagem.
A atuação da hidráulica provem de sistemas relativamente complexos, que permitem a geração e conversão de energia Hidráulica em energia mecânica, por meio de atuadores que geralmente estão vinculados ao trabalho a ser executado no equipamento.
 Os atuadores transformam as energias: elétrica, pneumática e hidráulica em energia mecânica. Cada método de transmissão de energia apresenta vantagens e desvantagens. Por esta razão, uma máquina pode ser equipada com uma combinação de sistemas elétricos, pneumáticos, hidráulicos e mecânicos. (Apostila Paker 2015 , p 19).
Contudo, se faz necessário a utilização de dois cilindros para operação da máquina, a atuação será por meio de sequenciamento logico e automatizado, assim o sistema hidráulico será composto por unidade hidráulica, micros fim de curso, eletroválvulas direcionais, atuadores lineares de dupla ação, mangueiras, botoeiras modelos push button. motor elétrico e bomba hidráulica. 
Figura 01: Circuito hidráulico básico
Fonte: Apostila PAKER 2015
3.1. REPRESENTAÇÃO DE SEQUÊNCIA DE MOVIMENTOS DE ATUADORES
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-.
3.1.1. Representação por meio de tabela 
Este modelo é bastante utilizado para fins didático, prevalecendo equipamentos de poucos atuadores e relativamente com sistemas simples.
 Figura 02: Tabela de movimentos de atuadores
	Cilindro A e B
	Passo
	Movimento
	comando
	1º
	Cilindro A avança
	Botoeira de partida
	2º
	Cilindro A retorna
	Sensor indutivo
	3º
	Cilindro B avança
	Sensor indutivo
	4º
	Cilindro B retorna
	Sensor indutivo
Desta forma a tabela resume o passo a passo da atuação dos movimentos dos cilindros conforme os componentes de comandos em que serão aplicados.
3.1.2. Representação por meio de Trajeto-passo
O próximo método tem como característica a representação gráfica dos movimentos de ambos atuadores, podendo ser aplicados a inúmeros cilindros
 Figura 03: Diagrama Trajeto-passo
Fonte: Autor (2021)
		Observa-se que é possível analisar ambos os cilindros com uma visão mais generalizada em cada sequência de movimento, tomando-se a linha inclinada como avanço ou recuo e a linha horizontal refere-se ao atuador parado. Com tudo se observa que o cilindro A parte e recua e ao mesmo momento o cilindro B permanece estável e parado.
3.1.3. Representação Abreviada.
	Este método a nomenclatura se define por si, sendo abreviada e direta, desta forma é muito utilizada em literaturas e exercícios devido a sua simplicidade. 
Figura 04: Diagrama abreviado
Fonte: Parker (2015)
Observando que cada letra representa um atuador e os sinais (+) representa o avançoe sinal (-) representa o recuo do atuador, compreende-se que:
A+A-B+B- : Cilindro A avança e recua enquanto B permanece em repouso, na sequencia o Cilindro B avança e recua onde, no mesmo período, o cilindro A permanece em repouso.
Importante pontuar que quando se utiliza de parênteses os atuadores movimentam ao mesmo tempo tanto para avanço ou recuo.
3.2. SEQUENCIA DE ATUAÇÃO PARA EQUIPAMENTO PRENSA 
Conforme a movimentação da prensa é necessário a utilização de 2 cilindro de dupla ação, entendendo-se que no primeiro estágio o cilindro A comprime no movimento inclinado, em seguida, no segundo estágio o cilindro B, considerado o principal, conforma o material com a pressão máxima ajustada no sistema hidráulico até a compactação do material no formato geralmente retangular, contudo o sistema adotado será A+B+A-B- com possibilidade de adicionar sistema de extração de blocos.
Figura 04: Cilindro inclinado
Fonte:https://produto.mercadolivre.com.br/MLB-901075815-prensa-enfardadeira-jacare-30-ton-horizontal-reciclagem-_JM (2021)
Ao final do estagio de compressão do alumínio é obtido formato compactado e prismático, o cilindro a principal recua liberando a pressão sobre o material e logo, na sequência. o cilindro B recua para a retirada do material em bloco. 
 Figura 05: Material compactado
Fonte: http://www.maskinerprensas.com.br/prensa-jacare/ (2021) 
 	A retirada do material pode ser de maneira manual, mecânica ou automatizada, em geral trará de um sistema de inclinação que estrai os blocos prensados por meio de plataforma inclinada, alavancas e gravidade.
3.3. DIAGRAMA DE COMADO PRENSA 
Para automatizar o sistema de prensa, foram necessários a aplicação de eletroválvulas acionadas por solenoides, onde tais válvulas são capazes de acionar o sistema de forma remota comandada por botoeiras e logicas de circuitos elétricos.
Figura 03: Diagrama Eletrico
Fonte: Autor (Software: Fluidisim)
O levantamento do circuito partiu de simulação prevendo possibilidade de utilização de botoeiras pulsantes, micros fim de curso, intertravamento, contatos selos e sistema de segurança. O sistema foi elaborado conforme critérios de segurança trabalhando se com extra baixa tenção e continua 24v, para garantir ainda mais as adequações de segurança conforme as normas NR12 e NR10.
3.4. CIRCUITO HIDRÁULICO DE PRENSA
Figura 0: Diagrama hidráulico
Fonte: Autor (Software: Fluidisim)
3.5. LISTA DE MATERIAIS PARA AUTOMAÇÃO DE PRENSA
 
4. TERMODINÂMICA (SAMUEL)
A termodinâmica se refere a área da física que analisa e estuda processos de troca de calor, temperatura, pressão, volume. para desenvolver e melhoras formas de gerar trabalho. Sendo criada na revolução industrial para melhoras os motores a vapor.
Segundo a ABRALATAS (Associação Brasileira dos Fabricantes de Latas de Alumínio) o BRASIL é líder mundial na reciclagem de latas de alumínio, reciclando 97% da sua produção e com o mercado que só cresse a produção irá aumentar cada dia mais.
 Uma das principais etapas no processo de reciclagem deste alumínio é a prensagem feita por uma prensa jacaré. Se realizarmos um trabalho de 25 J sobre o cilindro primário desta prensa, qual será a força e o deslocamento em cada pistão e o trabalho produzido no pistão acionado, sendo um conjunto de dois cilindro-pistão conectados, o cilindro primário apresenta uma área da secção transversal de 5 cm2 operando a uma pressão de 1000kpa e o cilindro secundário com área da secção transversal de 3cm2.
W=∫Fx dx =∫P dv =∫PAdx =PA ∆x 
∆xp: cilindro primário
∆xs: cilindro secundário
 ∆xp= w/pa=25/1000x5x10-4 =0,05m
∆x = ∆v= 5x 10-4 x 0.05= 2,5x 10-5 = m³ = ∆va= ∆x
∆xs=∆V/A = 2.5 × 10-5 m³/ 3 × 10-4 m2 = 0.0083 33 m 
Fp= P A = 1000 kPa × 5 × 10-4 m2 × 103 Pa/kPa = 500 N
Fs = P A = 1000 kPa × 103 Pa/kPa × 3 × 10-4 m2= 300 N
Wa = F ∆x = 300 N × 0.08333 m = 25 J
Temos que a força de deslocamento no cilindro primário é de 500N e no cilindro secundário de 300N, e o trabalho produzido no cilindro acionado é de 25J. Para uma prensa jacaré receber o trabalho de 1 kJ no pistão qual deve ser o deslocamento H e a variação do volume V em cada pistão. Desprezando a pressão atmosférica. Sendo um conjunto de dois cilindro-pistão hidráulicos com pressão constante de 1200 kPa. As áreas das seções transversais dos cilindros são iguais a 0,01 m2 e 0,03 m2. 
 .
W=∫Fdx =∫P dV=∫PA dx=PA* H P∆V
P1=0,01
P2=0,03
volume= w/p= 1kj/1200kpa=0,000833m³
H= ∆V/A
Deslocamento p1=0,000833/0,01=0,0833m
Deslocamento p2=0,000833/0,03=0,0278m
Temos que o volume é de 0,000833m³ sendo o deslocamento no primeiro pistão 0,0833m e no segundo 0,0278m.
 
5. PROCESSO DE CONFORMAÇÃO POR LAMINAÇÃO (JANDER) 
5.1. VISÃO GERAL DE LAMINAÇÃO
O processo de laminação consiste em mudar a característica física de um material de natureza mecânica que visa conformar um bloco de material em uma chapa plana conforme sugere este objeto de estudo para dar forma a lata de bebida. A transformação mecânica ocorre através de um processo de compressão do metal que passa por cilindros laminadores reduzindo sua seção transversal para a finalidade desejada, ou seja, a espessura final para determinada aplicação. (Disponível em A ABAL Alumínio: processos de produção 2021)
Materiais metálicos podem passar por esse processo de laminação, como exemplo temos: O latão aplicado em calços de ajuste mecânico fino principalmente para alinhamento de máquinas, chapas de aço carbono ou inoxidável, alumínio e suas ligas. Existem tecnologias para laminar chapas de espessura muito baixa que podem variar de 0,005 mm até 150mm que é o caso de materiais de grande robustez a serem aplicados nas usinas atômicas. Os produtos laminados possuem aplicações diversas onde podem equipar telhados de indústrias, carrocerias de ônibus, chaparia de veículos, panelas e peças afins, estruturas empregadas na construção civil, embalagens diversas para a indústria alimentícia.	Comment by Arcanjo: Muito bom! Ponha uma imagem para complementar
Para que a laminação exista devemos fornecer lingotes de material que podem vir de fundição de material novo ou através do processo de reciclagem. O Brasil é líder mundial no processo de reciclagem de alumínio movimentando imenso faturamento monetário, contribui para a preservação do meio ambiente, gera renda para os catadores e empresas que fazem o empacotamento das latinhas que chegarão a empresas especializadas no processo de reciclagem específica para que este material que fora descartado volte as prateleiras para nova comercialização e consumo, assim o processo vai girar sem limitação de ciclo. 
A laminação de divide em três tipos:
· Laminação a quente
· Laminação a frio
· Laminação contínua
5.2 LAMINAÇÃO A QUENTE
Ocorre diante da redução da seção transversal onde o material deve estar a uma temperatura que permita esta ação. A temperatura mínima deve ser aproximadamente 350°C (igual à temperatura de recristalização do alumínio). O metal aquecido é necessário para manter a máxima ductilidade do metal, nesse processo ocorre a recristalização dinâmica na deformação plástica. 
Passo a passo do processo: 
· Um lingote ou placa (Material a ser laminado) tem origem de uma fusão ou refusão (No caso de reciclagem) deve primeiramente ser preparado com uma boa limpeza superficial onde será faceada e assim se retira a camada de óxido de alumínio e de todas as impurezas oriundas do processo de fundição. 
· Logo o material deverá ser aquecido em um forno para tornar-se semi-plástica.
· O material aquecido segue para laminadores que podem ser duplos ou quádruplos.
· O material que se desloca para passar entre os rolos (Cilindros) que serão regulados para redução da espessura do bloco ou lingote a ser inserido, a cada passagem pelos rolos a redução da espessura é de 50% e depende diretamente da dureza da liga a ser laminada. No passe final a chapa ficará com uma baixa espessura que será enrolado em forma de bobina para então ser destinadaao processo de laminação a frio. 
Obs: Quanto maior o número de laminadores projetados em cadeia (Tipo Tandem) podemos entregar bobinas de espessura bem baixa em torno de 2mm.
Exemplo de lay-out processo para laminação a quente 
Figura 01: Esquema simplificado de um processo de laminação
Fonte:http://www.joinville.ifsc.edu.br/~valterv/Tecnologia_de_Fabricacao/Aula%205%20_%20Lamina%C3%A7%C3%A3o.pdf	Comment by Arcanjo: Pôr a data de acesso
 Figura 02: Laminador a quente	Comment by Arcanjo: A ABNT sugere: Fonte das imagens são 10 ou 11.Ponha tudo centralizadoE a data de acesso
 
 Fonte:http://www.joinville.ifsc.edu.br/~valterv/Tecnologia_de_Fabricacao/Aula%205%20_%20Lamina%C3%A7%C3%A3o.pdf
5.3 LAMINAÇÃO A FRIO
A laminação a frio acontece em temperaturas muito inferiores quando comparada com a laminação a quente onde se encontram abaixo da temperatura de recristalização do alumínio. 
O mecanismo utiliza geralmente laminadores quádruplos que podem ou não ser reversíveis onde o não reversível tem maior utilização. Assim como dito no processo anterior o rendimento de redução da espessura depende do resultado final desejado e cada passe poderá reduzir de 30 a 70% da espessura e isso também depende diretamente da dureza do material a ser trabalhado. Os laminadores que empregam maior tecnologia são computadorizados e podem controlar espessura e planicidade da chapa. 
No processo de laminação a frio se aplicam dois recursos: tensões avante e tensões a ré, sendo que estas aliviam o esforço de compressão pelos cilindros ou aumentam a capacidade de redução da espessura por passe. Para a laminação de folhas finas a abertura entre rolos fica praticamente invisível. 
 Figura 03: Esquema de um laminador a frio	Comment by Arcanjo: Por imagem conforme a ABNT
Fonte:http://www.joinville.ifsc.edu.br/~valterv/Tecnologia_de_Fabricacao/Aula%205%20_%20Lamina%C3%A7%C3%A3o.pdf
A deformação a frio provoca encruamento ao alumínio. Aumenta os limites de resistência à tração e ao escoamento, com diminuição do alongamento. Assim o material terá um excelente acabamento superficial e controle dimensional. As chapas de alumínio devem conferir algumas características específicas pois no caso de estampagem devem ter alta ductilidade. Para chapas muito finas na ordem de 0,005 utiliza-se a laminação duplada.
 Figura 04: Exemplo de Materiais laminados a frio 
 
 
Fonte:http://www.joinville.ifsc.edu.br/~valterv/Tecnologia_de_Fabricacao/Aula%205%20_%20Lamina%C3%A7%C3%A3o.pdf	Comment by Arcanjo: Por imagem conforme a ABNT
5.4 LAMINAÇÃO CONTÍNUA
Este processo atualmente muito utilizado substituir o processo de laminação a quente. O alumínio é solidificado entre dois cilindros refrigerados internamente por água, que giram em torno de seus eixos, produzindo uma chapa com seção retangular e espessura aproximada de 6mm. Posteriormente, esta chapa é enrolada, obtendo-se assim um produto similar àquele obtido por laminação a quente. Porém, este produto apresentará uma estrutura bruta de fusão bastante refinada, dada a alta eficiência do refinador de grão utilizado no vazamento. 	Comment by Arcanjo: Por imagem do processo
5.5 PARÂMETROS DE LAMINAÇÃO E PROBLEMÁTICAS DE PROCESSO
É preciso controlar o diâmetro do rolo, a resistência à deformação do material que está sendo laminado (tensão de escoamento), a carga (força) de laminação, a temperatura, a taxa de deformação, o atrito entre os rolos e o material e a presença da tração avante ou a ré no plano da placa seguindo estas diretrizes é possível obter um produto final sem defeitos de fabricação. 
Alguns problemas podem surgir durante a laminação da chapa de alumínio onde o material que está sendo comprimido provoca uma reação dos rolos que pela força aplicada poderão flambar ou se deformar de forma aleatória, quando e se isso ocorre a chapa conformada não terá a planicidade controlada e sairá com espessuras diferentes e também comprimento desigual pois a força atuará de forma desigual comprimindo mais um lado do que o outro, por isso os rolos devem estar perfeitamente paralelos, uma boa inspeção e manutenção devem garantir o paralelismo dos rolos para correção imediata de desvios dimensionais do produto. Assim, enquanto as arestas da chapa ficam tensionadas em compressão, os rolos também sofrem desgaste ou deformações devido a temperatura associada a alta pressão e desgaste por atrito pela passagem da chapa a ser tracionada o resultado destas anomalias também pode ser uma chapa de aparência enrugada. O ideal é que os rolos sejam fabricados com ligeira convexidade para no momento dos esforços não fiquem côncavos assim resultando em rolos paralelos.
Outra ocorrência indesejada aparece quando há brusca redução de espessura no caso em que a superfície externa se alonga menos que o material do interior assim se produzem arestas abauladas em forma de “barril”. 
Defeitos também poderão surgir nos lingotes causados por falhas do processo de fundição que pode ocorrer a entrega de lingotes ou placas defeituosas apresentando porosidade, rechupe, inclusões, contaminação ou descontinuidades e as falhas internas aparecerão durante a laminação onde teremos chapas com trincas ou espessuras diferentes por falta de um material uniforme causando defeitos pontuais.
 Figura 05: Tipos de defeito na laminação	Comment by Arcanjo: Por imagem conforme a ABNT 
Fonte:https://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/5840793/LOM3004/Aula9CM.pdf
6 QUAIS OS TIPOS DE LAMINADORES 
Laminador Duo: Equipado com dois cilindros de mesmo diâmetro que firam em sentido oposto um a o outro montado de forma paralela com a mesma velocidade periférica. 
 Figura 06: Laminador Duo
 
Fonte:http://www.joinville.ifsc.edu.br/~valterv/Tecnologia_de_Fabricacao/Aula%205%20_%20Lamina%C3%A7%C3%A3o.pdf
Lamina/dor Duo reversível: A vantagem deste laminador é o fato de ao final da passagem da chapa o sentido de rotação dos rolos é invertido e a chapa passa mais uma vez no processo de redução de espessura.
 Figura 07: Laminador duo Reversível
 
Fonte:http://www.joinville.ifsc.edu.br/~valterv/Tecnologia_de_Fabricacao/Aula%205%20_%20Lamina%C3%A7%C3%A3o.pdf
Laminador Trio: É provido de 3 rolos montados em posição vertical torna-se uma alternativa para o laminador reversível onde apenas o rolo do cetro gira em sentido contrário em relação aos outros dois rolos. A produtividade é maior quando comparado ao anterior. Um sistema de elevação é necessário para passar de um cilindro para o outro.
 Figura 08: Laminador Trio
 
Fonte:http://www.joinville.ifsc.edu.br/~valterv/Tecnologia_de_Fabricacao/Aula%205%20_%20Lamina%C3%A7%C3%A3o.pdf
Laminador quadruplo: Utiliza 4 rolos montados na posição vertical uns sobre os outros e pode ser utilizado tanto para laminação a frio como laminação a quente sendo reversíveis ou não.
 Figura 09: Laminador quadruplo
Fonte:http://www.joinville.ifsc.edu.br/~valterv/Tecnologia_de_Fabricacao/Aula%205%20_%20Lamina%C3%A7%C3%A3o.pdf
7 QUAIS OS COMPONENTES DE UM LAMINADOR
Os laminadores são máquinas de estrutura robusta que necessitam suportar esforços mecânicos oriundos do processo.
Seus elementos de máquina são:
· Estrutura metálica reforçada
· Cilindros
· Mancais
· Montantes
· Acessórios
· Motores de acionamento
· Redutores de velocidade
· PLC
Os componentes citados formam um conjunto laminador que deve ter grande rigidez, inclusive possuir base civil reforçada para não ceder com os esforços provocados, pois a força aplicada vai atingir toneladas. O equipamento deve ser acionado por motores potentes que desenvolva o torque necessário para que não falte potência para a operação. 
Os laminadores possuem seus equipamentos periféricos necessários:
· Empurradores
· Mesas transportadoras
· Tesouras· Mesas de elevação
A aplicação de vários laminadores em sequência consiste no trem de laminação, cada processo vai requerer seu projeto específico então para uma demanda elevada é necessário maior investimento financeiro assim tornando a empresa competitiva no mercado industrial.
 
 Figura 10: Exemplo de diversos tipos de laminadores
Fonte:http://www.joinville.ifsc.edu.br/~valterv/Tecnologia_de_Fabricacao/Aula%205%20_%20Lamina%C3%A7%C3%A3o.pdf
6. RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS (EDSON)
Associação brasileira do alumínio. Propriedades mecânicas do alumínio. Acesso em: https://abal.org.br/aluminio/caracteristicas-quimicas-e-fisicas/propriedades-mecanicas/#accordion8 21/02/21
Ciencia e engenharia de materiais uma Introdução – W. D. Callister, Jr D. G. Rethwisch – Oitava Edição - LTC
Resistência dos materiais – R C. Hibbeler – Quinta edição – Pearson, São Paulo 2006
Resistência dos Materiais - Beer & Johnston – Terceira edição – Pearson, São Paulo 2008.
https://editorarealize.com.br/editora/anais/join/2017/TRABALHO_EV081_MD1_SA45_ID497_11092017224650.pdf
6.1. Classificação dos Materiais 
Existem milhares de materiais disponíveis para uso em aplicações de engenharia. A maioria dos materiais se enquadra em uma das três classes baseadas nas forças de ligação atômica de um determinado material. Tradicionalmente, as três classes principais de materiais são metais, polímeros e cerâmicas exemplos disso são aço, tecido e cerâmica. Essas classes geralmente têm diferentes fontes, características e aplicações.
As propriedades macroscópicas (visíveis) da matéria estão relacionadas a sua composição e estrutura microscópicas (invisíveis). O conhecimento de como átomos e moléculas se interralacionam permite formar materiais compostos com características do tipos de materiais já conhecidos ou o resultado pode ser algo com propriedades totalmente diferentes. Os materiais compostos são geralmente agrupados pelos tipos de materiais combinados ou pela forma como os materiais são organizados.
Fig. XX – classificação dos materiais
 Fonte: http://www.ct.ufrgs.br/ntcm/graduacao/ENG06638/IEM-Texto-0.pdf (2021)
6.1.1. Materiais metálicos
Segundo Hibeller(2006) Os materiais neste grupo são compostos por um ou mais elementos metálicos (como ferro, alumínio, cobre, titânio, ouro e níquel), e muitas vezes também elementos não metálicos (por exemplo, carbono, nitrogênio e oxigênio) em quantidades relativamente pequenas. Os átomos em metais e suas ligas são organizados em de uma forma ordenada e em comparação com as cerâmicas e polímeros, são relativamente densos. Com em relação às características mecânicas, esses materiais são relativamente rígidos e fortes, mas são dúcteis (ou seja, capazes de grandes quantidades de deformação sem fratura), o que explica seu amplo uso em aplicações estruturais. Os materiais metálicos têm um grande número de elétrons livres; ou seja, esses elétrons não estão ligados a átomos específicos sendo muitas das propriedades desses metais atribuídas a essa característica. Pra exemplo, os metais são bons condutores de eletricidade e calor, e não são transparentes à luz visível; uma superfície de metal polido tem uma aparência lustrosa. Além disso, alguns dos metais (Ex. Fe, Co, e Ni) têm propriedades magnéticas desejáveis.A Figura XX mostra objetos que são feitos de materiais metálicos. 
Figura XX – Materiais Metálicos
Fonte: https://libreshot.com/pile-cutlery/ (2014)
6.1.2. Materiais poliméricos
Os polímeros incluem os materiais familiares de plástico e borracha. Esses materiais normalmente têm baixas densidades e podem ser extremamente flexíveis.
Polímeros são materiais feitos de longas cadeias de moléculas repetidas. Os materiais têm propriedades únicas, dependendo do tipo de moléculas sendo ligadas e de como elas são ligadas (Hibeller, 2006). 
Em alguns casos, a repetição é linear, assim como uma corrente é construída a partir de seus elos. Em outros casos, as cadeias são ramificadas ou interconectadas para formar redes 3D. A unidade de repetição do polímero é geralmente equivalente ou quase equivalente ao monômero, ou material de partida a partir do qual o polímero é formado.
A figura XX traz a representação da formação dos materiais poliméricos.
Figura XX – Formação de materiais poliméricos
Fonte: https://bit.ly/3lMbsP6 (2021)
Além disso, eles têm estruturas moleculares muito grandes, muitas vezes de natureza em cadeia que têm uma espinha dorsal dos átomos de carbono. Alguns dos polímeros comuns e familiares são polietileno (PE), nylon, policloreto de vinil (PVC), policarbonato (PC), poliestireno (PS) e borracha de silicone. Esses materiais normalmente têm baixas densidades, enquanto que suas características mecânicas são geralmente diferentes dos materiais metálicos e cerâmicos - eles são não tão rígido nem tão forte quanto esses outros tipos de materiais.
6.1.3. Materiais cerâmicos
Os materiais cerâmicos são um grupo de material que não é metálico nem orgânico. Pode ser cristalino, vítreo ou cristalino e vítreo. As cerâmicas são tipicamente duras e quimicamente não reativas e podem ser formadas ou densificadas com o calor. São exemplos de materiais cerâmicos: argila, tijolos, telhas, vidro e cimento. Os materiais cerâmicos são usados na eletrônica porque, dependendo de sua composição, podem ser semicondutores, supercondutores, ferroelétricos ou isolantes. A cerâmica também é usada para fazer objetos tão diversos como velas de ignição, fibra ótica e etc. A figura XX mostra exemplos de materiais cerâmicos.
Figura XX – Exemplos de materiais cerâmicos
Fonte: https://www.aremco.com/machinable-ceramics/ (2021)
Seus átomos são ionicamente ligados (como sódio e cloro em cloreto de sódio, sal comum), o que os mantém firmemente no lugar (tornando a cerâmica dura e forte) e bloqueia todos os seus elétrons (então, ao contrário dos metais, não há elétrons livres para transportar calor ou eletricidade). Os metais podem se dobrar, esticar e ser puxados em fios porque suas fileiras de átomos regularmente compactados deslizarão umas sobre as outras. Mas em uma cerâmica, não há fileiras de átomos; os átomos estão presos em um cristal tridimensional que se repete regularmente ou dispostos aleatoriamente para formar o que é chamado de sólido amorfo (um sólido sem uma estrutura cristalina interna limpa e organizada).
6.1.4. Materiais compósitos
 Um compósito é composto de dois (ou mais) materiais individuais. O objetivo do projeto de um compósito é atingir uma combinação de propriedades que não são exibidas por nenhum material único, e também para incorporar as melhores características de cada um dos materiais componentes. Existe um grande número de tipos compósitos que são representados por diferentes combinações de metais, cerâmicas e polímeros. Um dos compósitos mais comuns e familiares é a fibra de vidro, em que pequenas fibras de vidro são incorporadas dentro de um material polimérico (normalmente um epóxi ou poliéster). As fibras de vidro são relativamente fortes e rígidas (mas também frágil), enquanto o polímero é dúctil (mas também fraco e flexível). Assim, a fibra de vidro resultante é relativamente rígida, forte, flexível e dúctil. Além disso, possui baixa densidade.
Figura XX – Exemplo de fibra de vidro
Fonte: https://owenscorning-brazil.com/pt-br/home (2021)
Outro desses materiais tecnologicamente importantes é a “polímero reforçado de fibra de carbono” - fibras de carbono que são incorporado dentro de um polímero. Esses materiais são mais rígidos e mais fortes do que os materiais reforçados com fibra de vidro, mas eles são mais caros.
6.2. Propriedades mecânicas do alumínio
O alumínio possui a característica de ser altamente maleável em sua estrutura, isso quer dizer que ele pode ser severamente deformado sem que haja o rompimento de suas cadeias de moléculas permitindo que o alumínio seja trabalhado em atividade de laminação, extrusão, trefilagem, usinagem e outros processos mecânicos.
Além disso, o alumínio possui baixadensidade quando comparado ao aço ou cobre, tornando-o um dos metais mais leves. Em relação a resistência a tração, o alumínio puro não possui alta resistência fazendo-se necessária a adição de elemento de liga como manganês, silício, cobre e magnésio.
A condutividade térmica do alumínio é cerca de três vezes maior do que a do aço. Isso torna o alumínio um material importante para aplicações de resfriamento e aquecimento, como trocadores de calor. O alumínio tem uma condutividade elétrica alta o suficiente para ser usado como condutor elétrico junto com o cobre.
O lingotamento, o trabalho a frio e o tratamento térmico são exemplos de processos que podem ser utilizados para ajustar as propriedades do alumínio.
A Tabela XX mostra valores das propriedades mecânicas para ligas de alumínio comercialmente disponíveis
Tabela XX – Propriedades mecânicas do alumínio
	Liga
	Têmpera
	Limite de resistência à tração (MPa)
	Limite de resistência ao escoamento (MPa)
	Alongamento A5 (%)
	Alongamento A50 (%)
	Dureza Brinell
	Dureza Vickers 
	AA1050A
	H2
	100
	60
	12
	 
	30
	30
	
	H4
	115
	70
	10
	9
	35
	36
	
	H6
	130
	80
	7
	 
	39
	 
	
	H8
	150
	85
	6
	5
	43
	44
	
	H9
	180
	 
	 
	3
	48
	51
	
	0
	80
	50
	42
	38
	21
	20
	AA2011
	T3
	365
	220
	15
	15
	95
	100
	
	T4
	350
	210
	18
	18
	90
	95
	
	T6
	395
	235
	12
	12
	110
	115
	
	T8
	420
	250
	13
	12
	115
	120
	AA3103
	H2
	135
	80
	11
	11
	40
	40
	
	H4
	155
	90
	9
	9
	45
	46
	
	H6
	175
	100
	8
	6
	50
	50
	
	H8
	200
	110
	6
	6
	55
	55
	
	H9
	240
	125
	4
	3
	65
	70
	
	0
	105
	70
	29
	25
	29
	29
	AA5083
	H2
	330
	185
	17
	16
	90
	95
	
	H4
	360
	200
	16
	14
	100
	105
	
	H6
	380
	210
	10
	9
	105
	110
	
	H8
	400
	220
	9
	8
	110
	115
	
	H9
	420
	230
	5
	5
	115
	120
	
	0
	300
	175
	23
	22
	70
	75
	AA5251
	H2
	210
	125
	14
	14
	60
	65
	
	H4
	230
	135
	13
	12
	65
	70
	
	H6
	255
	145
	9
	8
	70
	75
	
	H8
	280
	155
	8
	7
	80
	80
	
	H9
	310
	165
	5
	4
	90
	90
	
	0
	180
	115
	26
	25
	45
	46
	AA5754
	H2
	245
	150
	15
	14
	70
	75
	
	H4
	270
	160
	14
	12
	75
	80
	
	H6
	290
	170
	10
	9
	80
	85
	
	H8
	315
	180
	9
	8
	90
	90
	
	H9
	340
	190
	5
	4
	95
	100
	
	0
	215
	140
	25
	24
	55
	55
	AA6063
	0
	100
	70
	27
	26
	25
	85
	
	T1
	150
	95
	26
	24
	45
	45
	
	T4
	160
	110
	21
	21
	50
	50
	
	T5
	215
	135
	14
	13
	60
	65
	
	T6
	245
	150
	14
	12
	75
	80
	
	T8
	260
	155
	 
	9
	80
	85
	AA6082
	0
	130
	85
	27
	26
	35
	35
	
	T1
	260
	155
	24
	24
	70
	75
	
	T4
	260
	170
	19
	19
	70
	75
	
	T5
	325
	195
	11
	11
	90
	95
	
	T6
	340
	210
	11
	11
	95
	100
	AA6262
	T6
	290
	 
	8
	 
	 
	 
	
	T9
	360
	 
	3
	 
	 
	 
	AA7075
	0
	225
	150
	 
	17
	60
	65
	
	T6
	570
	350
	10
	10
	150
	160
	
	T7
	505
	305
	13
	12
	140
	150
Fonte: Associação Brasileira do Alumínio (2019)
6.3. O processo de reciclagem do alumínio
 Como destacado o processo de reciclagem do alumínio, não gera alterações para sua estrutura enquanto material. Ele é considerado um metal de alto poder de reciclagem tanto pelo gasto energético que é bem reduzido quando comparado a outras ligas metálicas como também pela manutenção de suas propriedades quando refundido.
Fig. XX – Processo de reciclagem do Alumínio
Fonte: Adaptado de https://www.bespokeguttering.co.uk/wp-content/uploads/2016/12/recycling-aluminium.png (2021)
7. 
8. CONSIDERAÇÕES FINAIS (Arcanjo)
 	
9. REFERÊNCIAS (Todos)
 http://www.portaldaindustria.com.br/industria-de-a-z/industria-4-0/ 11/02/2021 
 https://abal.org.br/aluminio/processos-de-producao/laminacao/#accordion3https://www.infomet.com.br/site/acos-e-ligas-conteudo-ler.php?codConteudo=238#:~:text=Lamina%C3%A7%C3%A3o%20pode%20ser%20definida%20como%20um%20processo%20de,dimensional,%20al%C3%A9m%20de%20uma%20certa%20variedade%20de%20formas 
Referências: 
Site: 
 Associação Brasileira do Alumínio - ABAL
Site: 
https://abal.org.br/aluminio/processos-de-producao/laminacao/#accordion3
https://www.infomet.com.br/site/acos-e-ligas-conteudo-ler.php?codConteudo=238#:~:text=Laminação%20pode%20ser%20definida%20como%20um%20processo%20de,dimensional,%20além%20de%20uma%20certa%20variedade%20de%20formas.
Site:
https://pt.scribd.com/doc/54956178/Tipos-de-Laminadores
Site:
https://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/5840793/LOM3004/Aula9CM.pdf
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