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MODIFICAÇÕES TÉCNICAS EM PRENSAS … · 3 PRENSAS Estrutura de uma prensa hidráulica As prensas hidráulicas se diferenciam pela estrutura de sustentação, Isto é, apresentam

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    MODIFICAES TCNICAS EM PRENSAS HIDRULICAS DE CONFORMAO PARA ADEQUAO

    NORMA BRASILEIRA NR12

    Michels, L. B.

    1

    Schaeffer, L. 2

    Gruber. V. 3

    Amrico, R.4

    1 Doutorando na UFRGS, prof. do IFSC campus Ararangu [email protected];

    2 Doutor, UFRGS campus do Vale [email protected];

    3 Doutor, UFSC Campus Ararangu - [email protected]

    4 Mestrando na UFRGS, - Industrial Page Ararangu-SC [email protected]

    (Todas as informaes contidas neste artigo so de responsabilidade dos autores)

    Resumo Os acidentes com mquina e equipamentos freqente. As prensas representam um dos equipamentos mais utilizados na conformao mecnica, porm representam 21% dos equipamentos que causa acidentes nas indstrias. Pensando na reduo de acidentes a NR12 vem sofrendo modificaes relevantes para orientar e obrigar que equipamentos sejam alterados e s sejam vendidos se adequados estas normativas. O Objetivo deste artigo demonstrar o que necessrio para implementar alteraes de prensas hidrulicas antigas visando a reduo dos riscos iminentes e adequao s orientaes da NR12. O artigo demonstra atravs de um estudo de caso as principais alteraes que podem ser feitas para este tipo de melhoria de uma prensa antiga. As anlises demonstraram que os riscos foram reduzidos e a prensa passou a ter apenas riscos raros e leves. Palavras-chave: Prensa Hidrulica; NR12; Conformao mecnica; Anlise de risco. Abstract Accidents involving machinery and equipment is frequent. The presses are one of the most used equipment in metal forming, but represent 21% of the equipment causing accidents in industries. Thinking in reducing accidents NR12 has undergone significant modifications to guide and require that equipment be changed and are only sold these regulations will be adequate. The goal of this article is to demonstrate what is required to implement changes ancient hydraulic presses aimed at reducing risks and impending comply with the guidelines of NR12. The article demonstrates through a case study of the major changes that can be made for this type of improvement of an old press. The analyzes showed that the risks were reduced and the press now has only rare and mild scratches.

    Key words: hydraulic press. NR12. Mechanical forming. Risk analysis 1. INTRODUO

    Analisando dados sobre acidentes em 2009 verificou-se que as empresas gastaram naquele ano cerca de R$ 8,2 bilhes com pagamento de seguro de

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    acidentes do trabalho (SAT). Na previdncia social este gasto foi ainda maior com o pagamento de benefcios acidentrios e aposentadorias especiais, sendo na ordem de R$ 14 bilhes. Estes valores quantificam apenas as questes financeiras de um problema grave que j ocorre h muitos anos. Como nem todas as indstrias so completamente automatizadas necessita-se em algum momento que hajam intervenes humanas, que so geradoras de riscos de acidente. O que preocupa mais nesta questo a sade e segurana dos trabalhadores que passam todos os anos por situaes de risco e em pior caso incorrem em acidentes de trabalho resultando, muitas vezes, em fatalidades que custam o bem-estar ou at mesmo a suas vidas. Nem os prprios operrios se do conta destes riscos.

    Uma parcela dos acidentes que ocorrem em empresas est ligada a operaes em mquinas e equipamentos. Baseado neste problema, em 1978 foi criada a norma regulamentadora NR12 a qual visa estabelecer requisitos mnimos para a preveno de acidentes e doenas do trabalho nas fases de projeto e de utilizao de mquinas e equipamentos de todos os tipos [...] em todas as atividades econmicas [...], e desde ento probe a comercializao de tais equipamentos desprovidos de caractersticas adequadas para operao com segurana.

    Dados mostram que nas indstrias de conformao por Forjamento, o equipamento mais utilizado para o processo so as prensas. Sem dvidas so mquinas indispensveis para a produo de peas forjadas.

    Entretanto, informaes de 2002 a 2005 mostram que as mquinas e equipamentos que mais provocaram acidentes nas indstrias foram as prensas e similares, representando 21% dos casos.

    Tal porcentagem significativa e demonstra o quanto necessria garantir a aplicao da norma NR12 em prensas neste setor. Por isso esta norma vem sofrendo vrias atualizaes, as principais ocorridas nos anos de 2010 e 2013.

    Muitos equipamentos j esto sendo projetados e vendidos dentro das obrigaes da norma, entretanto inmeras indstrias possuem equipamentos antigos fora desta norma e que necessitam adequao imediata. necessrio entender um pouco da norma, entender sua importncia e solicitar as alteraes de equipamentos para empresas especializadas.

    Com o passar do tempo os processos de conformao e corte passaram a ser feitos atravs de prensas industriais, que so mquinas capazes de realizar grandes foras.

    No forjamento, as operaes podem ser feitas de duas formas, basicamente: por martelamento (impacto) ou por presso (prensagem gradual) (1).

    Na rea de forjamento, s foi possvel avanar mais devido ao desenvolvimento e ampliao da capacidade das prensas.

    As prensas hidrulicas realizam a prensagem gradual e so umas das prensas mais utilizadas no forjamento, pois conseguem realizar grandes deformaes e com velocidade controlada em qualquer ponto do curso do puno (martelo).

    Entretanto, conforme mencionado, so equipamentos que oferecem um alto risco sade e segurana de trabalhadores.

    O objetivo deste artigo demonstrar como a aplicao das normas da NR12 sobre uma prensa hidrulica de grande porte pode reduzir os riscos tcnicos e humanos, tornando-as mais segura.

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    PRENSAS Estrutura de uma prensa hidrulica

    As prensas hidrulicas se diferenciam pela estrutura de sustentao, Isto , apresentam formato tipo C, Tipo de 2 ou 4 colunas ou tipo H (ver detalhes nas Figura 1 a,b e c) (2).

    Figura 1 - Formato da estrutura das prensas hidrulicas (a) Tipo C (b) 4 colunas c) Tipo H

    Sistema de fora das Prensas Hidrulicas

    A principal fonte de fora de uma prensa hidrulica a unidade hidrulica (Figura 2), que trabalha levando o leo at o cilindro hidrulico (Figura 3), o qual responsvel por transformar a presso gerada em fora. A unidade Hidrulica composta basicamente por:

    bomba hidrulica;

    motor eltrico de acionamento da bomba;

    reservatrio de leo;

    vlvulas direcionais de acionamento por solenide;

    vlvulas de segurana (alvio);

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    Figura 2 Unidade Hidrulica

    Fonte: WWW.omegaoleohidrulica.com.br

    Para controle da prensa e do sistema hidrulico usam-se sensores, painel eltrico com sistema de reles, ou eletronicamente com uso de CLP (Controlador Lgico Programvel).

    Figura 3 Cilindro Hidrulico

    As prensas hidrulicas podem ser automatizadas para um trabalho continuo sincronizada a um alimentador automtico de peas, porm, nesta situao os riscos de acidente so maiores, pois no existe comando humano para execuo do processo (2).

    Nas prensas hidrulicas existem algumas situaes de falha que geram acidentes:

    1. Acionar mquina com uma mo durante acesso zona de prensagem; 2. Acionamento por terceiro quando segundo operador estiver em contato

    com a zona de prensagem; 3. Desprendimento e queda do martelo; 4. Falha do comando de vlvulas ou cilindro hidrulico gerando avano

    do cilindro hidrulico; Baseado nestas falhas e acidentes que se prev na NR12 uma srie de

    alteraes que tornam a prensa um equipamento com menor risco de acidentes.

    Conceitos bsicos da NR12 Um dos conceitos principais que a norma especifica o de falha segura.

    Este termo indica que durante uma falha tcnica ou falha humana, o sistema tem

    Haste mbolo

    Camisa

    Conexes

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    que entrar em estado seguro imediatamente, por meio da ao de algum dispositivo de desarme destinado segurana, impedindo o descontrole do sistema visando evitar a probabilidade de ocorrncia de acidentes como danos pessoais ou materiais. Portanto, este princpio de falha segura, parte da ideia de que tanto mquinas, quanto seres humanos falham, e ento, sistemas devem reduzir os riscos de leso e descontrole.

    Falha tcnica (ou falha material ou do equipamento) ocorre quando a mquina entra em uma condio de perda da funo projetada de um componente material do sistema podendo ser (mecnico, eltrico, hidrulica, pneumtico, eletrnico material, etc) em decorrncia de fatores variveis como erro de construo, erro de especificao entre outros.

    Falha humana (ou falha de indivduo) uma falha do operador em decorrncia de falta de qualificao, experincia, ou outro fator como esquecimento ou distrao.

    Pela norma, procedimentos no podem ser as nicas formas de preveno de acidentes. Portanto, cada equipamento pode ter sua condio segura. No caso das prensas Hidrulicas, a principal condio segura o travamento imediato do cilindro hidrulico e do martelo.

    Para poder atender condio de falha segura existem 3 princpios a serem adotados no equipamento.

    1. Auto teste: Gerar um teste automaticamente na inicializao e em alguns perodos para verificao de alguma falha ou defeito, levando para uma condio segura. Sensores so instalados para emitir sinais sobre determinado dispositivo ou equipamento.

    2. Diversidade: dispositivos de diversos princpios destinados a reduzir a probabilidade de ocorrer uma condio perigosa. Por exemplo, disjuntor para sobre carga.

    3. Redundncia: utilizao de mais de um dispositivo com as mesmas funes de trabalho. Caso ocorra a falha de um deles o outro atuar automaticamente.

    No prximo captulo ser descrito a aplicao da norma NR12 em uma prensa Hidrulica visando demonstrar como estes princpios e normas formam implementados e como eles podem garantir condies de operao e falha segura do equipamento.

    1.1. Alteraes realizadas na Prensa Hidrulica NR12 1.2. Proteo da zona de Prensagem

    As prensas hidrulicas possuem uma grande regio de risco que a zona

    de prensagem (ver zona de prensagem na Figura 4). Segundo o item 2, no anexo VIII da NR12, so aceitveis alguns tipos de sistema de segurana nestas regies que esto descritos a seguir.

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    O primeiro destes sistemas de proteo (subitem a) mais seguro e sugere

    o enclausuramento total da zona de prensagem com protees que no permitem a passagem de nenhuma parte do corpo nem mesmo dos dedos. Podendo ser feito por protees fixas ou mveis. Quando as protees so mveis necessrio algum tipo de intertravamento para desarme do sistema caso a proteo seja retirada.

    O segundo tipo de sistema de segurana chama-se ferramenta fechada (subitem b), em que o enclausuramento da zona de prensagem no precisa ser total, podendo ter frestas ou passagens para acesso do material/pea, mas que no permita o acesso do operador com os dedos ou a mo.

    Por ltimo, subitem 2.1 (C) da norma, que orienta o usar cortina de luz em prensas, porm, alm de ter autoteste e redundncia, deve ser conjugado com um comando bi-manual. Porm, em forjarias, a cortina de luz pouco usada, pois a fumaa, lubrificantes, e a incidncia da pea quente podem interromper o funcionamento deste dispositivo (3).

    3 ESTUDO DE CASO A prensa hidrulica utilizada neste estudo a PHC-200 ECO com capacidade de 200 T e velocidade de prensagem de 8 mm/s. Dimenses conforme Tabela 1.

    Tabela 1 Dimenses da Prensa

    Parte da prensa Dimenso

    Mesa 800 x 700 mm

    Curso de prensagem 500 mm

    Figura 4 - Zona de prensagem de uma prensa

    Zona de prensagem

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    Figura 5 - Prensa Hidrulica (antes adaptaes)

    Uma alterao fundamental foi na unidade Hidrulica da Prensa,

    representada na Figura 6 (antes) e na Figura 7 (depois). De acordo com a NR12, as prensas hidrulicas devem possuir bloco hidrulico de segurana ou sistema hidrulico composto por vlvulas de redundncia de mesmas caractersticas e eficcia e tambm com sistema de monitoramento dinmico. Alm disso, a norma exige que o sistema tenha como manter o peso do martelo e ferramenta impedindo a descida em funo de vazamentos de leo interno entre outros. Nesta prensa, foi utilizado um bloco tipo P (Figura 7), o qual possui sensor indutivo integrado para permitir o monitoramento dinmico.

    Figura 6 - Bloco Hidrulico No monitorado (antes)

    Figura 7 - Bloco Hidrulico monitorado (depois)

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    Alm disso, h uma vlvula interna de contrabalano, que s permite avano do cilindro quando h presso positiva sobre ela, ou seja, esta vlvula no permite passagem de leo pela fora externa, (como o peso do martelo) apenas quando houver acionamento da vlvula direcional que o avano ocorre. Isso evita o descontrole do martelo, por conta do peso da ferramenta ou vazamentos internos. Em relao ao painel eltrico Figura 8 (antes) e Figura 9 (depois) as alteraes seguiram as principais recomendaes da norma que definem que os quadros eltricos devem possuir:

    1. Circuitos identificados e protegidos, pois nenhuma parte energizada pode ficar exposta;

    2. Porta de acesso mantida permanentemente fechada; 3. Sinalizao sobre o risco de choque eltrico e restrio de acesso a pessoas

    no autorizadas; 4. Bom estado de conservao; 5. Grau de proteo (IP) adequado em funo do ambiente de uso (normas

    NBR6146 e NBR 9884);

    Figura 8 - Painel eltrico fora de norma sem

    controle lgico de operao e segurana

    Figura 9 - Painel Eltrico com CLP para controle

    lgico e monitoramento de sinais

    Outra alterao relevante do painel eltrico foi a implementao do CLP. Este equipamento no serve apenas para automao da prensa. A NR12 prev o uso do CLP para o controle lgico da prensa com intuito no s operacional, mas para garantir a segurana e funcionamento seguro da mquina atravs de controle lgico de segurana.

    Os CLP (controlador lgico programvel) um dispositivo de controle e monitoramento programvel. Ele possui entradas e sadas que so configuradas conforme a necessidade do projeto. Para se adequar a NR12 este dispositivo controla o acionamento do motor, vlvulas, entre outros a partir dos sinais de entrada emitida pelos sensores, botes e chaves de segurana. A programao deve garantir a parada segura do equipamento em caso de interveno de risco, acionamento do boto de emergncia, entre outras situao de risco.

    Outro item que foi necessria adequao devida orientaes da NR12, o calo de segurana, ilustrados na Figura 10 (antes) e Figura 11 (depois). Este calo de suma importncia em prensas, pois durante o perodo de ajustes, troca de ferramental e manuteno, deve ser colocado entre a mesa e o martelo, para evitar a queda do cilindro hidrulica. uma pea macia para proteo mecnica e deve ser pintado de amarelo. A mudana principal do calo anterior que o novo

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    sistema possui um intertravamento ao circuito eltrico que impede qualquer acionamento do equipamento quando o calo retirado de sua base (livro). Mesmo que a prensa seja automatizada, no haver como acion-la quando o calo estiver sendo utilizado. Este calo deve ser utilizada em conjunto com a vlvula de reteno hidrulica. Isso gera uma segurana redundante.

    Figura 10 - Calo de segurana sem chave de

    intertravamento eletrnico (antes)

    Figura 11 - Calo de segurana com chave de

    intertravamento cat. 4 (depois)

    Em relao segurana na zona de prensagem, o sistema de segurana

    adotado aquele descrito no item c da Norma, em que se deve adotar comando bimanual e cortina de luz com redundncia e autoteste.

    O comando bimanual garante que a prensa s seja acionada quando os dois botes forem pressionados simultaneamente. Existe uma gama variada de modelos de painis de comando bimanual (Figura 12). Mas a caracterstica principal conter dois botes para acionamento distantes entre si o suficiente para que no possam ser acionados com uma mo s, portanto os botes normalmente so dotados de uma proteo (barreira) lateral e superior que evita que seja burlado de alguma forma esta condio. O artigo 12.26 da NR12 define que este tipo de comando deve possuir atuao sncrona, com retardo mximo de 0,5 s entre o acionamento do segundo. Alm disso, caso um dos sinais de entrada seja interrompidos a prensa deve desacionar e s reiniciar aps os dois sinais terem sido desativados. Entretanto, o comando bimanual no garantia de segurana total e deve ser complementado com outras protees da zona de prensagem, pois ele no evita o acionamento acidental contra terceiros. E quando a prensa necessitar de mais de um operador, dois comandos bimanuais devem ser utilizados para ligar a prensa.

    Os comandos bimanuais devem ser selecionados e instalados de modo que: a) no se localizem nas zonas perigosas da mquina; b) possam ser acionados ou desligados em caso de emergncia, por outra

    pessoa que no seja o operador; c) no possam ser acionados ou desligados involuntariamente pelo operador

    ou de qualquer outra forma acidental; d) no acarretem riscos adicionais; e) impeam sua burla.

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    Segundo item 12.4.2 as mquinas devem dispor de comandos de partida e/ou acionamento com dispositivos que impeam seu funcionamento automtico ao serem energizadas.

    Figura 12 - Comando bi-manual

    Conforme comentado anteriormente, para reduzir os riscos pela zona de prensagem, alm dos comandos bimanuais foram colocadas as cortinas de luz com redundncia e autoteste (conforme ilustrado na Figura 13). Atravs desse recurso, qualquer acesso externo zona de prensagem levar o equipamento ao desligamento completo, retornando apenas com um novo comando de religar. A cortina de luz necessria quando a zona de prensagem no fechada.

    Figura 13 - Prensa Hidrulica (aps adequao)

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    4 ANLISES E CONCLUSO

    Para Anlise do risco da prensa antes e depois das alteraes usou-se a metodologia HRN (Hazard Rating Number) onde analisa-se a probabilidade de ocorrncia (LO), frequencia de exposio (FE), grau de severidade do dano (DPH) e o nmero de pessoas exposta ao risco (NP). Cada critrio possui valores padres conforme grau de danos que pode causar. Estes dados so multiplicados e chega-se ao valor do HRN total. As tabelas 2 e 3 demonstram a avaliao feita em cada tipo de risco na prensa hidrulica. Atravs dessa anlise possvel comparar e quantificar que a nova prensa passou dos nveis de risco que eram de ateno extremo (266,25) e passou a ter riscos raros ou baixos (3,17), tornando o equipamento predisposto falha segura.

    Este novo panorama indica que as alteraes reduzem as chances de que ocorram acidentes. possvel dizer ainda que caso fosse feito o enclausuramento da zona de prensagem os riscos de falha humana (colocar a mo abaixo do martelo) durante o processo de prensagem seria reduzido de forma muita maior que neste caso que se usou somente a cortina de luz e comando bi-manual. Alm disso, ao ser usado vlvulas redundantes, vlvula de contrabalano e outros dispositivos para evitar as diversidades das falhas diminuram as chances do avano acidental por falha material.

    O uso do CLP um dispositivo de grande importncia para checar e avaliar as condies da mquina bem como dos dispositivos de segurana, gerando o controle pr-programado das condies de falha segurana da prensa, impedindo o religamento automtico do equipamento aps situaes de falha material ou falha humana ou queda de energia.

    Concluiu-se que as prensas para conformao antigas necessitam de adequaes (retrofitting) para se alinhar com os quesitos como: segurana na zona de prensagem durante operao (troca de pea ajustes) ou manuteno do sistema de acionamento, utilizando comandos bimanuais, sistema de parada de emergncia entre outros. Sem estas alteraes o equipamento fica obsoleto em relao as normas de segurana atuais e impem maiores riscos aos operadores

    Tabela 2 Risco de operao da Prensa (antes alteraes)

    Atividade acidente Risco de falha Classificao do risco Total

    LO FE DHP NP HRN

    Troca da pea Avano do cilindro hidrulico

    Falha na vlvula. (falha material) 2 5 8 1 80

    Troca da pea Avano cilindro hidrulico

    Acionamento acidental da prensa por terceiro (falha humana)

    1 2,5 8 1 20

    Troca da matriz/puno ou ajustes na prensa

    Avano cilindro hidrulico (uso do calo)

    Acionamento acidental (falha humana)

    1 2,5 0,1 1 0,25

    Troca da matriz/puno ou ajustes na prensa

    Avano cilindro hidrulico

    Falha material da vlvula 1,5 0,5 8 1 6

    Acionamento da prensa

    Deixar uma das mos na zona de prensagem

    Esquecimento (falha humana) 5 4 8 1 160

    Total 266,25

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    Tabela 3 - Risco operao da Prensa (aps alterao)

    Atividade Acidente Risco de falha Classificao do risco Total

    LO FE DHP NP HRN

    Troca da pea Avano do cilindro hidrulico

    Falha na vlvula. (falha material) 0,033

    5 8 1 1,32

    Troca da pea Avano cilindro hidrulico

    Acionamento acidental da prensa por terceiro (falha humana)

    0,033

    2,5 8 1 0,66

    Troca da matriz/puno ou ajustes na prensa

    Avano cilindro hidrulico (uso do calo)

    Acionamento acidental (falha humana)

    0,033

    2,5 0,1 1 0,00825

    Troca da matriz/puno ou ajustes na prensa

    Avano cilindro hidrulico

    Falha material da vlvula 0,033

    0,5 8 1 0,132

    Acionamento da prensa

    Deixar uma das mos na zona de prensagem

    Esquecimento (falha humana) 0,033

    4 8 1 1,056

    Total 3,17

    importante informar que cada tipo de prensa e cada tipo de operao possui uma necessidade diferente de alterao e adequao norma.

    Sem dvida a NR12 impe alteraes vitais ao funcionamento seguro da prensa e mesmo sendo necessrio um investimento de ordem financeira, os benefcios podem ser considerados positivos quando comparados a reduo dos acidentes e pela melhoria segurana dos operadores.

    Agradecimentos

    Agradecimento especial empresa Calende pela cooperao e apoio tcnico para produo deste artigo.

    REFERNCIAS 1 MICHELS, L. B. et al. Uma viso geral sobre os equipamentos utilizados no processo de forjamento. Ferramental, Curitiba, n. 49, Setembro/Outubro 2013. 2 ABIMAQ. Princpios Bsicos de sua Aplicao na Segurana do Trabalho em Prensas e Similares. Porto Alegre: [s.n.], 2012. 3 TECHNOSUPPLY. Cortinas de luz. Technosupply, 2014. Disponivel em: . Acesso em: 20 junho 2014. 4 RENE MENDES. Mquinas e acidentes de trabalho. Braslia: MTE/SIT; MPAS, v. 13, 2001. 5 SILVA, K. P. D. A. Identificao de riscos e preveno de acidentes em prensa e similares. Faculdades Integradas de Araraquara. Araraquara. 2008. 6 PRESSFORM. Retrofitting de Mquinas hidrulicas (adequao a norma NR-12). http: //www.pressform.com.br/, 2014. Disponivel em: . Acesso em: 19 jun. 2014.