TCC 2 TAREFA 3 Ultima Revisão

7/26/2019 TCC 2 TAREFA 3 Ultima Reviso

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FACULDADE ANHANGUERA DE JUNDIAENGENHARIA MECNICA

TRABALHO DE CONCLUSO DE CURSO

Jundia2015

M QUINA PARA METALIZAOAutomatizao da Mquina Existente


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Jundia2015

M QUINA PARA METALIZAOAutomatizao da Mquina Existente

Trabalho de Concluso de Curso apresentado Faculdade Anhanguera de Jundi, como requisito parcialpara a obteno do ttulo de Engenheiro Mecnico comhabilitao em Engenharia Mecnica.

Orientador: Prof. Paulo Nazatto.

Carla Maria Ramos Tolentino RA 2504089324Diego Eugnio Quintilhano RA 1102001131Jos Humberto Rgo Ferreira RA 1108432005

Tiago Serem RA 2505000645


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Dedicamos este trabalho primeiramente

a Deus que nos deu a vida, o dom da

inteligncia e nos fez capaz de modificar

as coisas para faz-las melhor. Em

segundo aos nossos mestres, que

transferiram os seus conhecimentos e

experincias a todos ns. E pr fim, aos

nossos pais que nos geraram e nos

direcionaram ao caminho certo.

Agradecemos aos nossos pais, irmos, esposas, marido e sogros peloapoio e carinho, foram de grande significado para chegar ao fim destalonga jornada.


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AGRADECIMENTOS

Ao Prof. Jair Vasconcelos, nosso orientador pelo suporte, correes

e incentivo no desenvolvimento desse trabalho.

Ao Prof. Paulo Barros.

Prof. Marilia Siqueira.

Ao Prof. Fbio Gatamorta.

Aos professores que contriburam com o desenvolvimento desse

projeto.


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Deus no escolhe os capacitados, capacita os escolhidos.Fazer ou no fazer algo s depende de nossa vontade e

perseverana.

ALBERT EINSTEIN...


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TOLENTINO, Carla Maria Ramos; QUINTILHANO, Diego Eugnio; FERREIRA, Jos

Humberto Rgo; SEREM, Tiago. Mquina para metalizao: automatizao da

mquina existente. 2015. Nmero total de folhas. Trabalho de Concluso de Curso

(Engenharia Mecnica)(Faculdade Anhanguera de Jundia), Jundia, 2015.

RESUMO

Com a tecnologia obtida nos dias de hoje, as pequenas empresas tendem a buscar

mais informaes e se atualizar para conseguir competir com os grandes grupos no

mercado. Tambm constante a busca pela reduo de custos e agilidade de

produo nos seus processos de fabricao. Com isso tem-se um produto mais barato

e maior capacidade de fornecimento, entre outras vantagens.

No estudo de caso realizado abaixo, a empresa XYZ tem este mesmo objetivo. A

proposta para o projeto reduzir o nmero de trabalhadores em operao na mquina,

melhorar as condies de trabalho para evitar distrbios osteomusculares

relacionados ao trabalho (DORT) e o aumento significativo da produtividade.

Quantidade x tempo.

Palavras-chave: Automatizao de dispositivo para metalizao de eixos.


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TOLENTINO, Carla Maria Ramos; QUINTILHANO, Diego Eugnio; FERREIRA, Jos

Humberto Rgo; SEREM, Tiago. Mquina para metalizao: automatizao da

mquina existente. 2015. Nmero total de folhas. Trabalho de Concluso de Curso

(Engenharia Mecnica)(Faculdade Anhanguera de Jundia), Jundia, 2015.

ABSTRACT

With technology obtained today, small businesses tend to seek more information and

update in order to compete with the major groups in the market. It is also a constant

search for cost reduction and production flexibility in their manufacturing processes.

With this product has more account and greater ability to supply, among other

advantages.

In the case study below, the XYZ, company has the same goal. The proposed project

is to reduce the number of workers operating the machine, improve working conditions

to prevent work-related musculoskeletal disorders (MSDs) and the significant increase

in productivity "quantity x time."

Keywords: Device Automation for metal shafts.


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LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Processo de Asperso Trmica ................................................................. 30

Figura 2: Classificao de asperso trmica ............................................................. 31

Figura 3: Processo Arc. Spray ................................................................................... 31

Figura 4: Eixo sofrendo a Metalizao ...................................................................... 32

Figura 5: Correias; Correntes e Engrenagens. .......................................................... 33

Figura 6: Correias e Polias ........................................................................................ 34

Figura 7: Mancal de deslizamento ............................................................................. 35

Figura 8: Mancal de deslizamento ............................................................................. 35

Figura 9: Correia em "V" seo transversal ............................................................... 36Figura 10: Distncia entre centros ............................................................................. 37

Figura 11: Relao redutora de velocidade. .............................................................. 39

Figura 12: Relao ampliadora de velocidade. ......................................................... 39

Figura 13: Distncia entre centros ............................................................................. 42

Figura 14: Inversor de frequncia .............................................................................. 48

Figura 15: Projeto da Mquina em 3D ....................................................................... 51

Figura 16: Duas polias acopladas por correias ......................................................... 53Figura 17: Fuso de movimentao da base mvel .................................................... 55

Figura 18: Dimenses do fuso ................................................................................... 55

Figura 19: Nova Mquina em 3D ............................................................................... 62

Figura 20: Simulao da postura da Nova Mquina .................................................. 67

Figura 21: Mquina Original - Fonte: Autor ............................................................... 16

Figura 22: Projeo em 3D........................................................................................ 17

Figura 23: Fator de Servio (Fs)................................................................................ 18

Figura 24: Perfil da Correia ....................................................................................... 19

Figura 25: Comprimento das correias Hi Power II ..................................................... 20

Figura 26: Dimetro recomendado correias Hi-Power II ........................................... 21

Figura 27: Fator de Correo (h) ............................................................................... 22

Figura 28: Norma de Ergnomia ............................................................................... 23

Figura 29: Norma Instalao Eltrica ........................................................................ 24

Figura 30: Catlogo de Rodas ................................................................................... 25

Figura 31: Catalogo de rolamentos ........................................................................... 26
http://e/FACULDADE%20ENGENHARIA%20MEC%C3%82NICA/10%C2%B0%20SEMESTRE%20ENG.%20Mec%C3%A2nica/TCC_II/TCC_2_TAREFA_3_ultima%20revis%C3%A3o_.docx%23_Toc436591860http://e/FACULDADE%20ENGENHARIA%20MEC%C3%82NICA/10%C2%B0%20SEMESTRE%20ENG.%20Mec%C3%A2nica/TCC_II/TCC_2_TAREFA_3_ultima%20revis%C3%A3o_.docx%23_Toc436591860http://e/FACULDADE%20ENGENHARIA%20MEC%C3%82NICA/10%C2%B0%20SEMESTRE%20ENG.%20Mec%C3%A2nica/TCC_II/TCC_2_TAREFA_3_ultima%20revis%C3%A3o_.docx%23_Toc436591860


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LISTA DE GRFICOS

Grfico 1: Custo do Colaborador ............................................................................... 58

Grfico 2: Comparao da Quantidade de Peas Produzidas .................................. 60

Grfico 3: Comparao de Lucro .............................................................................. 61


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LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Seo de Correia em V padronizada......................................................... 37

Tabela 2 - Variao da rotao em funo da frequncia ......................................... 49

Tabela 3: Quantidade de polias especificada para o projeto ..................................... 53

Tabela 4: Custo Total do Funcionrio ....................................................................... 57

Tabela 5: Custo Anual por Funcionrio ..................................................................... 57

Tabela 6: Quantidade de eixos produzidos antes e depois ....................................... 60

Tabela 7: Lucro por quantidade de peas produzidas ............................................... 61

Tabela 8: Custo estimado do projeto ......................................................................... 63

Tabela 9: Custo x Benefcio ...................................................................................... 63Tabela 10: Preveno de riscos ................................................................................ 64

Tabela 11: Classificao nacional de atividades econmicas (CNAE) ...................... 65


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LISTA DE QUADROS

Nenhuma entrada de sumrio foi encontrada.


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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas

DORT Doenas Osteomusculares Relacionadas ao Trabalho


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SUMRIO

1. INTRODUO ................................................................................................... 27

2. OBJETIVOS ....................................................................................................... 28

3. DESENVOLVIMENTO METODOLGICO ........................................................ 29

4. FUNDAMENTAO TERICA ......................................................................... 30

4.1 -PROCESSO DEASPERSO TRMICAMETALIZAO DO EIXO............................ 30

4.2 TIPOS DE LIGAS.............................................................................................. 30

4.3 -MTODOS DE METALIZAO............................................................................. 31

5. FUNDAMENTAO TERICA ......................................................................... 33

5.1 -PROJETO DE MODIFICAO DA MQUINA.......................................................... 33

5.2 -ELEMENTOS DE TRANSMISSO......................................................................... 33

5.3 -TRANSMISSES POR POLIAS E CORREIAS......................................................... 34

5.4 -MANCAIS DE DESLIZAMENTO............................................................................ 34

5.5 -TRANSMISSO POR CORREIAS......................................................................... 35

6. DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE TRANSMISSO ............................... 38

6.1 -MOVIMENTO CIRCULAR.................................................................................... 38

6.2 RELAO DE TRANSMISSO POR CORREIAS (I) ................................................ 39

6.3 -TRANSMISSES POR CORREIA EM V.............................................................. 40

6.4 -DIMENSIONAMENTO DE POLIAS......................................................................... 41

6.5 -COMPRIMENTO DAS CORREIAS......................................................................... 41

6.6 -FATOR (H)FATOR DE CORREO..................................................................... 41

7. METODOLOGIA ................................................................................................ 43

7.1 -MTODOS E TCNICAS UTILIZADOS.................................................................. 43

7.2 -MOTIVOS DA MELHORIA................................................................................... 43

7.3 -CARACTERSTICAS DA MQUINA....................................................................... 44

7.4 -DESCRIO DOS COMPONENTES PRINCIPAIS.................................................... 44

7.5 -CARACTERSTICAS TCNICAS DO PROJETO....................................................... 45

8. INVERSOR DE FREQUNCIA .......................................................................... 46

8.1 -FUNCIONAMENTO............................................................................................ 46

8.2 -CFW10INVERSOR DE FREQUNCIA.............................................................. 47


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8.3 -CARACTERSTICAS .......................................................................................... 47

9. APRESENTAO E ANLISE DOS RESULTADOS ....................................... 51

9.1 -MEMORIAL DE CLCULO.................................................................................. 529.2 -CLCULOS DE RELAO DE TRANSMISSO NAS POLIAS..................................... 52

9.3 -DIMETRO DAS POLIAS.................................................................................... 53

9.4 -COMPRIMENTO DAS CORREIAS......................................................................... 54

9.5 FUSO DE MOVIMENTAO DA BASE MVEL...................................................... 55

10. PS-MELHORIA ............................................................................................... 56

10.1 -AUTOMATIZAO DA MQUINA...................................................................... 56

10.2 AUMENTO DA PRODUTIVIDADE..................................................................... 59

10.3 -ERGONOMIA................................................................................................ 61

11. VIABILIDADE DE CONSTRUO DA MQUINA............................................ 63

12. - SEGURANA DO TRABALHO ...................................................................... 64

13. - LEGISLAO - NORMAS REGULAMENTADORAS ..................................... 65

13.1 -NORMAS REGULAMENTADORAS.................................................................... 65

14. CONCLUSO .................................................................................................... 13

15. REFERNCIAS ................................................................................................. 14

ANEXOS ................................................................................................................... 17

ANEXOS 1: FATOR DE SERVIO ........................................................................... 18

ANEXOS 2: PERFIL DA CORREIA .......................................................................... 18

ANEXOS 3: COMPRIMENTO DAS CORREIAS HI POWER II ................................ 19ANEXOS 4: DIMETRO RECOMENDADO PARA CORREIAS HI-POWER II ........ 21

ANEXO 5: FATOR DE CORREO DA DISTNCIA DO ENTRE CENTROS (H) .. 22

ANEXO 6 (NORMA DE ERGONOMIA) .................................................................... 23

ANEXO 7 (NORMA INSTALAO ELTRICA) ...................................................... 24

ANEXO 8 (CATALOGO DE RODAS) ....................................................................... 25

ANEXO 9 (CATALOGO DE ROLAMENTOS) .......................................................... 26


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1. INTRODUO

Para se manterem no mercado, as empresas precisam ser competitivas e

competentes aos olhos dos consumidores. Conseguir manter padres de excelncia

implica atualizao e aprendizagem constantes(Moreira, Jlio. 2004). Assim sendo,

imprescindvel a busca por melhorias no processo produtivo para alcanar tal

objetivo.

Segundo PAHL et. al. (2005), os novos projetos podem ser separados pelo grau

de originalidade, sendoprojeto inovadoruma nova inveno de produto possivelmente

considerado uma verdadeira descoberta,projeto adaptativoso os projetos baseados

em produtos existentes, mas com a necessidade de serem alterados para se adequar

a novas condies perifricas e finalmente, projetos alternativos que tem comoobjetivo principal a alterao de tamanhos e/ou o arranjo dos componentes ou

subconjuntos.

A partir desta ideia, este estudo pode ser classificado como um projeto

adaptativo, pois o equipamento atual de metalizao de eixo da empresa XYZ

metalizaes de acionamento manual e pretende-se obter uma reduo de custo,

melhores condies de trabalho e qualidade do produto. Para isso necessrio a

automatizao da mquina, ou seja, realizar uma melhoria a partir de um dispositivoj existente.

Para alcanar estes objetivos necessrio um investimento inicial. Conforme

Baxter, Mike (2011) a abordagem tradicional da anlise de custos examina os custos

de material, custos de mo de obra e custos indiretos para cada componente. Essa

abordagem tem um carter puramente monetrio, no se preocupando com a funo

de cada componente. Como resultado, o componente de maior custo torna-se o alvo

predileto das tentativas de reduo de custo, mesmo que tenha uma contribuiofundamental para o funcionamento do produto.

O principal componente para a reduo do custo ser fazer com que a mquina

seja operada apenas por um colaborador, diminuindo assim os custos com a mo de

obra e como ao posterior, cobrir a retirada de caixa para investimento e em mdio

prazo obtendo-se os ganhos esperados.


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2. OBJETIVOS

O objetivo principal para este estudo automatizao da mquina e como

consequncia a reduo do nmero de trabalhadores na mesma atividade, que hoje

desempenhada por dois colaboradores.

A empresa XYZ metalizaes visa o aumento da produtividade para aumentar

a sua capacidade de produo e buscar novos clientes, ampliando sua capacidade no

mercado.

Alm destes objetivos que buscam o lucro e o aumento da competitividade da

empresa no mercado, tambm necessrio dar devida importncia a questo da

ergonomia e qualidade de vida do colaborador, pois com a mquina existente oesforo repetitivo para girar o eixo fixado na mquina e a posio forada da coluna

vertebral significativo e pode gerar doenas relacionadas ao trabalho (DORT).


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3. DESENVOLVIMENTO METODOLGICO

O processo de modificao da mquina de metalizao de eixos ser

demostrado atravs de pesquisas realizadas principalmente em campo, baseando-se

nas disciplinas de desenho tcnico, elementos de mquinas e projeto mecnico de

elementos de mquinas.

Com a incluso dos componentes que sero integrados no projeto de

automatizao, tais como, polias, correias e contraponto que faro parte do conjunto

rotacional que transmitir o trabalho do motor; necessrio para a obteno da rotao

correta no eixo a ser metalizado.

Aps o desenvolvimento do projeto da mquina, ser feito o estudo deviabilidade de construo do equipamento. O estudo da viabilidade investigar a

exequibilidade e modos de alcanar objetivos, opes de estratgias e prever os

provveis resultados, riscos e consequncias de cada curso de ao.

(Ralph Keeling, 2012). Atravs da comparao entre custos de mo obra, custo

mquina e capacidade produtiva anterior e posterior melhoria, sero avaliados a

possibilidade de construo ou no da mquina.


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4. FUNDAMENTAO TERICA

4.1 - Processo de Asperso TrmicaMetalizao do Eixo

A asperso trmica tambm conhecida como Metalizao. Este processo

pode ser definido como a deposio de materiais metlicos, cermico ou polmeros,

fundidos ou semifundidos, em uma superfcie preparada em alta velocidade e

temperatura.

Segundo (CORTS, 1998), a velocidade de projeo as quais as partculas so

caracterizadas pelo jato de transferncia de calor (fluxo de nitrognio mais

propagao da chama), pode chegar at 1200 m/s.Para a recuperao do eixo atravs do processo de metalizao necessrio realizar

a preparao, que consiste em limpeza qumica e a gerao de rosqueamento na rea

a ser retrabalhada por se tratar de peas cilndricas, para a garantia de uma boa

ligao mecnica.

Figura 1: Processo de Asperso TrmicaFonte: Eutectic Castolin

4.2 Tipos de Ligas

As ligas para este processo podem ser arame ou p e so divididas em a frio e

a quente. Para o revestimento a frio (p ou arame), o ar comprimido pulveriza o metal

fundido em uma temperatura de no mximo 250 C sobre a superfcie e resfriado

rapidamente, para que no ocorra o aquecimento e deformao da pea. Estas ligas

so utilizadas na recuperao de eixos, pois podem sofrer deformao pelo calor ou

ter alteraes metalrgicas.


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A ligao feita de forma totalmente mecnica. O processo quente (p),

diferente do a frio, aplicado em peas sem riscos de deformao. A liga pode chegar

de 860 a 1100C e a sua ligao com a pea atravs de difuso e ou fuso, obtm-

se uma ligao metalrgica.

4.3 - Mtodos de Metalizao

O mtodo utilizado para a recuperao do eixo na empresa XYZ metalizaes

o Arc Spray. A alimentao da pistola realizada atravs de dois arames com

dimetros entre 1,6 a 2,5mm, que so energizados e formam um arco eltrico na

tocha. Este processo tem a fundio do arame a uma temperatura de 5000C.

Figura 3: Processo Arc. SprayFonte: Eutectic Castolin

AspersoTrmica

Chama P

frio quente

Arc Spray

frio

PTA

quente

HVOF

frio

Figura 2: Classificao de asperso trmicaFonte: Eutectic Castolin


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A liga projetada na superfcie por ar comprimido a uma velocidade de 100m/s

e mantida a uma temperatura inferior a 200C, para que no haja deformaes e

alteraes metalrgicas na pea.

o processo a frio que permite a recuperao dimensional da pea. A

deposio de material feita at a obteno de cerca de 2 mm a mais do dimetro

original do eixo, para que seja possvel o processo de usinagem posteriormente.

Tornando o processo mais limpo e confivel.

Figura 4: Eixo sofrendo a Metalizao

Fonte: XYZ Metalizaes LTDA


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5. FUNDAMENTAO TERICA

Neste captulo, sero explanados os principais conceitos sobre sistemas de

transmisso, esclarecendo conceitos e clculos necessrios para a anlise de sistema

por correias.

5.1 - Projeto de Modificao da Mquina

Modificaes so sempre necessrias, quando se pretende alterar, modificar a

estrutura ou processos produtivos, em que se espera obter algum ganho, sendo

importante ter em mente os cuidados necessrios para essas mudanas no sejaproblemtico, portanto ser preciso seguir os seguintes passos.

5.2 - Elementos de Transmisso

Segundo (MALCONIAN, 2012), os sistemas de transmisso mecnicos sejam

manuais ou automticos tm como a principal funo transmitir potncia e movimento

atravs de elementos mecnicos. Sendo possvel identificar essa relao de

transmisso de um sistema que se origina nas rotaes, seja esse sistema redutor ou

ampliador.

Com esses elementos so montados sistemas de transmisso que transferem

potncia e movimento a outro sistema. Na figura 4 abaixo, a polia condutora transmite

energia e movimento polia conduzida.

Figura 5: Correias; Correntes e Engrenagens.

Fonte: Sarkis Malconian, 2012.


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Os sistemas de transmisso podem tambm, variar as rotaes entre dois

eixos. Nesse caso, o sistema de rotao chamado variador.

5.3 - Transmisses Por Polias e Correias

As polias so peas cilndricas, movimentadas pela rotao do eixo do motor e

pelas correias.

Para transmitir potncia de uma rvore outra, alguns dos elementos mais antigos e

mais usados so as correias e as polias, Fig.5. As transmisses por correias e polias

apresentam as seguintes vantagens:

Baixo custo inicial, alto coeficiente de atrito, elevada resistncia ao desgaste

e funcionamento silencioso; oferecendo qualidade e segurana na operao.

So flexveis, elsticas e adequadas para grandes distncias entre centros.

Sendo uma tima opo na transferncia de transmisso de trabalho.

Figura 6: Correias e PoliasFonte: Sarkis Melconian, 2012.

As correias de transmisso so utilizadas para movimentar acionamentos queexigem desde fora, velocidade, sincronismo de movimento e/ou ambas. Em um

sistema onde requer sincronismo de movimentes, as correias uma opo mais em

barata, se comparada com correntes e engrenagens.

5.4 - Mancais de Deslizamento

Segundo (MALCONIAN, 2012) O mancal pode ser definido como suporte ou

guia em que se apoia o eixo. No ponto de contato entre a superfcie do eixo e a

superfcie do mancal, ocorre atrito. Dependendo da solicitao de esforos, os


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mancais podem ser de deslizamento ou de rolamento. Dependendo do tipo da sua

aplicao e suas formas de funcionamento ao qual se empreguem.

Tambm segundo (MALCONIAN, 2012), os mancais de deslizamento so

constitudos de uma bucha fixada num suporte. Esses mancais so usados em

mquinas ou em equipamentos de baixa rotao, pois a baixa velocidade evita

superaquecimento dos componentes expostos ao atrito. Evitando assim que ocorra o

desgaste prematuro dos eixos e mancais, sendo demostrado na fig. 6.

Figura 7: Mancal de deslizamentoFonte: Jack A. Collins,2011.

O uso de lubrificantes nas buchas permite reduzir esse atrito e melhorar a

rotao do eixo. As buchas so, em geral, corpos cilndricos ocos que envolvem os

eixos, permitindo-lhes uma melhor rotao. Na fig.7 observa-se como se dividem as

partes. Sendo essas partes feitas de materiais macios, como o bronze e ligas de

metais leves.

Figura 8: Mancal de deslizamentoFonte: Jack A. Collins, 2011.

5.5 - Transmisso Por Correias

Segundo, (BUDYNAS; NISBETT, 2011), as principais caractersticas

destacadas nas transmisses por correias esto no seu funcionamento que ocorre por


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atrito sendo bem solicitadas em grandes distncias entre os eixos. Sendo esta, uma

maneira simples de transmisso de potncia.

Os fatores como a falta de atrito o principal ponto fraco que pode afetar

diretamente o funcionamento do sistema, pois a correia pode deslizar e no transmitir

totalmente a potncia requerida ao sistema afetando o desempenho da mquina.

As correias possuem vrias formas e tipos, podendo ser fabricadas com

diversos materiais sendo utilizadas largamente nas indstrias. Podendo serem

encontradas em diversas mquinas, que vo desde um pequeno dispositivo eletrnico

a veculos automotores de pequeno e grande porte, como os caminhes, nibus e

tratores. Atravs da Fig.9, pode-se exemplificar.

A grande vantagem desse tipo de correia est no efeito cunha onde a correiana polia que multiplica o coeficiente de atrito pelo inverso do seno do ngulo de

inclinao da face lateral, o que resulta em um ganho de capacidade e rendimento da

transmisso, com menor nvel de rudo com relao s correias planas, (BUDYNAS;

NISBETT, 2011).

Figura 9: Correia em "V" seo transversalFonte: Apostila do Prof. Ms Jop Paulo Barbos

Ainda segundo (BUDYNAS; NISBETT, 2011), os principais fabricantes de

correias padronizaram as sees transversais demostradas na fig.9, sendo cada

seo atribuda h uma letra do alfabeto determinado seus tamanhos e dimenses

em polegadas, no sistema mtrico internacional, foram atribudos por nmeros.

Determinando assim, cada tipo.


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Tabela 1: Seo de Correia em V padronizada

Seco da

Correia

Largura a,

(mm)

Espessura b,

(mm)

Dimetromnimo da

roldana, (mm)

Intervalo daKW, uma ou

mais correias.A 12 8,5 75 0,27,5

B 16 11 135 0,718,5

C 22 13 230 11 - 75

D 30 19 325 37 - 186

E 38 25 540 75 e acima

Fonte:postila do Prof. Ms Jop Paulo Barbos

As correias em V ou trapezoidais possuem algumas desvantagens em relaos correias planas, o que no afeta sua utilizao, pois as correias trapezoidais so

fabricadas em dimenses padronizadas; outro ponto negativo est no alinhamento,

que mais crtico. As correias planas so fornecidas em rolos, o que possibilita

maiores distncias de entre centro.

Figura 10: Distncia entre centros

Fonte: O autor


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6. DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE TRANSMISSO

6.1 - Movimento Circular

A metodologia adotada foi o sistema de transmisso de potncia de

(MELCONIAN, 2012), pois os conjuntos de polias e correias so responsveis pela

transmisso da velocidade gerada pelo motor a mquina. Os motores possuem

velocidades constantes, ou seja, no h variaes.

Mais o conjunto de transmisses pode variar essa velocidade recebida do

motor, possibilitando-se essa variao na rotao, para que seja possvel atender as

necessidades de operao dimensionada a mquina, tambm conhecido comoredutor de velocidade.

Para qualquer sistema de transmisso deve ser considerar o movimento circular

existente, para isso utiliza-se da equao 01 para encontrar a velocidade angular do

movimento.

=

.t (01)

A rotao do motor obtida atravs da equao 02, definida como pelo nmero

de ciclos que um ponto, que se movimentando em trajetria circular de raio rem um

minuto. Tem-se:

= 30.

(02)

Na equao 02, isolando o obtm-se a equao 03:

=.

(03)

Para as transmisses de movimento, o torque, calculado pela equao 04,

sendo definido por meio do produto entre a fora tangencial (FT) e o raio da pea.

= .r (04)


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6.2 Relao de Transmisso Por Correias (I)

Segundo (MELCONIAN, 2012), o sistema de relao de transmisso por

correias (i), tem-se neste sistema a redutora e ampliadora de velocidade. A

transmisso ser redutora de velocidade, fig. 10, quando o pinho acionar a coroa.

Figura 11: Relao redutora de velocidade.Fonte: Sarkis Melconian, 2012

O sistema de transmisso ser ampliador de velocidade, conforme fig. 11,quando a coroa acionar o pinho.

Figura 12: Relao ampliadora de velocidade.Fonte: Sarkis Melconian, 2012

Sistemas de transmisso compostos por duas polias, sendo uma motora e

outra movida, devem-se utilizar da equao 05, para que seja encontrada a relao

de transmisso,velocidade angular, frequncia, rotao, e os dimetros das polias e

o torque no sistema.

=

=

=

=

=

(05)


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6.3 - Transmisses Por Correia em V

Segundo (MELCONIAN, 2012), para se dimensionar um sistema ao qual

utilizar correias em do tipo V, devem ser considerados os seguintes valores mximos,

abaixo:

Potncia 1100 KW (1500CV);

Velocidade tangencial 26m/s;

Relao de transmisso ideal 1:8;

Relao de transmisso mxima 1:15;

Nota: para o dimensionamento correto das correias, faz-se necessrio a consideraodos seguintes dados citados abaixo:

Tipo do motor;

Potncia do motor;

Rotao do motor;

Tipo de mquina ou equipamento;

Distncia entre centros;

Tempo de trabalho dirio da mquina;

Condies de trabalho

(MELCONIAN, 2012). Afirma que o clculo da potncia projetada obtido pela

equao 06, onde multiplicada a potncia real do motor (PM), pelo fator de

segurana (fs). O fator de servio conduzido pela tabela conforme (anexo 1), e pode-se identificar o grupo e caractersticas da mquina em questo.

= . (06)

(MELCONIAN, 2012), para determinar o perfil adequado da correia deve-se

buscar identificar nos grficos conforme (Anexo 2), o tipo de correia a ser utilizado (Hi-

Power). Em seguida devem-se encontrar os pontos de interseo entre a rotao dapolia menor (ou eixo mais rpido) e a potncia de projeto, conforme a equao (06).


29/69

A regio onde os pontos se intersecionarem define-se o tipo de perfil de correia mais

adequado.

6.4 - Dimensionamento de Polias

Para que seja determinado o dimetro das polias, se d atravs da equao

07, e pode ser demostrado com auxlio da tabela contida no (anexo 3), correias Hi-

Power II; e com base na mesma determina-se o dimetro menor em funo da

potncia do motor (CV) e da rotao do eixo mais rpido.

= d . i (07)

6.5 - Comprimento das Correias

Para calcular o comprimento das correias de suma importncia conhecer

previamente a distncia do entre os centros (C) Fig.12. Se no for conhecido os entre

centros, deve-se utilizar a equao 10.

i < 3 D = d.mao

meno (08)

3 = D (09)

Calcula-se o comprimento das correias utilizando a equao 10, onde atravs

da tabela de comprimentos standard de correias (no anexo 2), pode-se obter o

comprimento mais aproximado real.

= 2. + 1,57( + ) +( )

4. (10)

6.6 - Fator (h) Fator de Correo

Para se obter um ajuste mais aproximado, deve-se aplicar o fator de correo

do entre centros, entre a polia motora e polia movida. Para isso utiliza-se os valores


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31/69

7. METODOLOGIA

7.1 - Mtodos e Tcnicas Utilizados

O estudo visa detalhar e atender as necessidades da empresa XYZ LTDA que

executa o processo de metalizao dos eixos de turbinas ferroviria como uma

mquina totalmente manual sem qualquer item de segurana ou ergonmico.

Como esse equipamento j vem sendo utilizado por muitos anos pela empresa,

sua estrutura no pode ser reaproveitada, pois j est com trincas e alguns

componentes esto danificados e comprometidos, (apndice1). Ser utilizado apenas

o projeto inicial para montar uma nova mquina mais segura.Na montagem da nova mquina devero ser seguidos alguns cuidados, tais

como ajusto correto dos entre centros do conjunto rotacional, bem como o

alinhamento dos eixos, uma vez que o uso do equipamento na metalizao de eixos

os operadores no podem estar expostos a nem um risco de acidentes.

Atravs das pesquisas de campo no mbito de trabalho e com o apoio da

empresa, foi possvel levantar todos os dados necessrios para dar incio no projeto

de modificao da mquina.

7.2 - Motivos da Melhoria

Aps analisar como era realizado o processo de metalizao na empresa,

identificou-se que o equipamento que servia de suporte para metalizao (apndice1),

encontrava-se em mal estado de conservao devido aos anos de utilizao dessa

mquina e no oferecia segurana para realizao do procedimento.

Alm da necessidade de dois operadores para realizar a operao, sendo que

um operador aplicava calor na pea com auxlio do um maarico e aplicava o metal a

pea, outro operador girava o eixo da mquina manualmente atravs de uma

manivela, com uma rotao mnima irregular, com aproximadamente 100 rpm.

Para fornecer a rotao necessria para preencher toda pea de calor e metal.

Como este processo bastante utilizado na empresa no dia a dia, decidiu-se realizar-

se uma modificao na mquina original, construindo uma nova mquina

automatizada, mais eficiente e que oferea o mnimo de segurana na operao. Comuma nova estrutura aplicando as normas de ergonomia e segurana, para que o


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operador realize o procedimento sentado a uma altura confortvel e que no

prejudique sua sade.

O objetivo modificar o mecanismo do conjunto rotacional, que gira o eixo ao

ser metalizado, mantendo uma rotao contnua, com a rotao controlada por um

motor eltrico e auxiliada por inversor de frequncia que pode ser programada a

rotao necessria tendo seu acionamento por pedal, sendo necessrio apenas um

operador para executar essa atividade.

Algumas empresas utilizam este mesmo processo, porm a metalizao

realizada em tornos mecnicos, onde a pea presa ao equipamento que gera a

rotao necessria para preencher a pea com o material que se deseja, o que

encarece o processo.

7.3 - Caractersticas da Mquina

Consiste em um equipamento que fornece suporte que fixa e gira o eixo atravs

de um conjunto rotacional, causando a metalizao nos eixos, que so de turbina

ferroviria, o suporte tem capaz de fixar um eixo que varia de 12,7 mm at o mximo

de 30,0 mm de dimetro.

O suporte ser provido de contraponto acoplado ao motor que gira um conjunto

de polias e correias fornecendo assim uma rotao necessria de trabalho mnima de

100 rpm, possibilitando que o eixo possa ser aquecido em sua totalidade e possa

sofrer o processo de metalizao.

Este equipamento possuir uma caixa de comando com botes de

acionamento de parada de emergncia, o acionamento do equipamento ser feito por

um pedal que fica no solo ao lado do equipamento.

7.4 - Descrio dos Componentes Principais

Base e sustentao do motor: Ao 1020.

Ps para sustentao: Perfis de alumnio e rodas de gel com trava

(Anexo 8).

Mancal dos rolamentos: ferro fundido (anexo 9). Fuso: ao-carbono SAE-1020. (Fig. 14, cap. 8)


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Mesa mvel: Ao-carbono SAE-1040 com tratamento superficial.

Steel Motor Trifsico: cv e 220/380 V (Weg).

Polias: Alumnio.

Inversor de Frequncia CFW10.

Os materiais empregados na fabricao da mquina: Perfis de Alumnio, e

barras e chapas de aos, porcas.

7.5 - Caractersticas Tcnicas do Projeto

Para a montagem da mquina, devem-se seguir algumas normas de segurana

e ergonomia que so fundamentais para a segurana do operador e do produto. O

funcionamento do motor depende do acionamento no painel de controle que fornece

as opes de ligar/desligar, o equipamento tambm provido da funo de parada de

emergncia, para o caso de uma parada repentina.

O seu desenvolvimento leva em considerao o fato de se tratar de instalao

eltrica, seguir a norma regulamentadora (ABNT NBR 5410 instalaes eltricas de

baixa tenso) (anexo 6). Em seu acabamento tambm dever ser aplicada algumas

medidas de segurana, tais como proteo para motor, proteo para acesso s

polias e as correias.

Sero utilizadas rodinhas de gel com trava para evitar que o equipamento se

mova enquanto utilizado. E com capacidade de sustentao do peso do

equipamento (anexo 8), em seu acabamento no dever ter nenhum canto vivo. De

forma que no oferea risco de cortes, tanto ao operados quanto ao produto.


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8. INVERSOR DE FREQUNCIA

Antigamente, para poder controlar o acionamento em velocidade varivel dos

motores eltricos, era necessrio usar motores de corrente contnua (C) por

funcionarem com velocidades ajustveis e alta preciso, porm possuem custo

elevado e precisam de alimentao de corrente contnua, tendo seu uso restrito a

casos especiais que compensem esse custo, ou usa sistemas de polias, variadores,

etc.

Em nosso cenrio atual, com a necessidade de aumento de produo e

diminuio de custos, surgiu a automao, trazendo consigo grande quantidade de

equipamentos que foram desenvolvidos para suprir as mais diversas variedades deaplicaes e setores industriais sendo um deles o inversor de frequncia, um

equipamento dinmico e verstil.

Em muitos casos a eficincia das instalaes equipadas com estes novos

dispositivos chegou a ser duplicada quando comparada com os sistemas antigos. Hoje

em dia possvel controlar a velocidade de motores de corrente alternada de induo

(CA) utilizando inversores de frequncia, conhecidos tambm como conversores de

frequncia.Com os avanos na tecnologia, a evoluo no controle da variao de

velocidade em mquinas (CA), atravs de micro controlador e microprocessadores

que permitem funes complexas de algoritmos de controle.

possvel utilizar os inversores de frequncia para o emprego de motores de

induo, com vantagens como custo, construo mais simples, silencioso, menos

manuteno e alta segurana em operao, se comparado com um motor de corrente

contnua.

8.1 - Funcionamento

O inversor de frequncia, ou conversor de frequncia (denominao bastante

controversa por parte dos fabricantes) um dispositivo que converte a potncia da

rede alternada senoidal, em potncia contnua e finalmente convertem esta ltima, em

uma tenso de amplitude e perodo variveis. Nele temos um bloco composto de

transistores IGBT, dentro do conversor.


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Segundo(Lucas Lino, 2015), oinversor de frequncia nada mais do que um

equipamento eletrnico capaz de variar a velocidade de giro de motores eltricos

trifsicos. Esse equipamento usado em motores eltricos de induo trifsica (CA)

para variar a velocidade (RPM). Podem ser aplicados para substituir mecanismos

mecnicos, tais como polias e variadores hidrulicos, sistemas que utilzam motores

de corrente contnua e que tem um alto custo de manuteno.

Podendo ser facilmente substituindo por um motor (AC) assncrono e inversor,

que oferecem custos menores, manuteno mais simples e fcil reposio, economia

de energia, melhoramento do desempenho de mquinas e equipamentos devido a

adaptao da velocidade aos requisitos do processo, elimina o pico de corrente na

partida do motor, reduz a freqncia de manuteno dos equipamentos, etc.

8.2 - CFW10INVERSOR DE FREQUNCIA

O modelo CFW10 da WEG foi escolhido para ser usado no projeto de

automao da mquina de metalizao, pois possui as caracteristicas necessrias

para trabalhar em conjunto com o motor IEC 56 trifsico, dimensionado para o projeto.

Destinado ao controle e variao da velocidade de motores eltricos de induo

trifsicos, o CFW10 rene design moderno com tecnologia mundial, simplicidade de

programao, operao e alto grau de compactao.

Possui recursos otimizados de software e interface de operao local que o

habilitam para aplicaes de controles de processo e mquinas industriais.

8.3 - Caractersticas

Instalao simplificada, programao flexvel e fcil operao.

Dimenses compactas, timo custo benefcio do Modelo standard, Clean,

Plus e Cold-Plate * Controle escalar (V/F) linear ou quadrtico ajustvel.

Tenso de alimentao / Corrente nominal de sada: 110 - 127 Vca

monofsica: 1,6 a 4,0 A (0,25 a 1,0 cv); 200 - 240 Vca monofsica: 1,6 a

10,0 A (0,25 a 3,0 cv) 200-240 Vca trifsica: 1,6 a 15,0 A (0,25 a 5,0 cv)

4 entradas digitais, uma sada digital a rel programvel (*)

1 entrada analgica isolada (*)

Interface de operao com diagnstico e display de LED com 3 digitos


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IGBT de frenagem.

IP20.

Funes de controle: rampa linear ou S na acelerao e desacelerao,

ajuste manual de torque, compensao de escorregamento, potencimetro

eletrnico, regulador PID, at oito (8) velocidades fixas pr-confguradas,

JOG, frenagem CC.

Funes de diagnstico: sobrecorrente na sada, sobrecarga no motor,

sobretemperatura no dissipador, curto-circuito na sada, defeito externo.

Nota: (*) Modelo Clean no tem entrada analgica nem sada digital

Aplicaes:

Bombas centrfugas; Bombas dosadoras de processo; Ventiladores/

Exaustores; Agitadores / Misturadores; Esteiras transportadoras; Mesas de

rolos; Secadores; Filtros rotativos; Mquinas de corte e solda;

Multimotores.

Figura 14: Inversor de frequnciaFonte: Manual tcnico WEG

Destinado para o acionamento de motores trifsicos. Na faixa de potncia

de 0,25 a 5cv.

O motor utilizado no projeto, de modelo IEC 56, possui potncia nominal:

0.12, 0.16 e 0.25cv e trifsico.

A potncia nominal de 0,25CV (0,18KW) e 1660 rpm nominal.

Com este inversor, a frequncia varia de 0 a 300HZ.


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Para variar a velocidade e ter torque constante, deve-se obedecer a uma relao.

V/F (tenso/torque), ou seja:

= ; = ;

=

Esse (V/F), pode ser programado em um inversor de frequncia dependendo

da aplicao, ou seja, se precisarmos de maior torque, aplicaremos o maior (V/F), que

o equipamento permitir, tendo um melhor rendimento em baixas rotaes e, quando

necessitamos de mais velocidades e o torque no to alto, diminumos essa relao.

Essa razo se chama controle escalar, e o tipo de inversor que selecionamos.

Nota: No projeto, para o processo produtivo, dever trabalhar com uma rotao

mnima de 100 rpm na sada, que a rotao indicada para a aplicao da

metalizao no eixo, demostrado atravs da equao (11).

=..()

(11)

Onde:

Vrpm = velocidade sincronizada em revolues por minuto (rpm) 120 = constante;

F = frequncia da rede de energia em Hz;

P = nmero de polos do enrolamento do motor;

S = escorregamento;

RPM Motor: 120.60. (1- 0,0777) /4 = 1660,1 RPM

Observando a frmula acima, verificou-se que mudando a frequncia, altera-se o(rpm). Podendo ser verificado na tabela 2, pois a rotao a ser usado: 100 rpm

100 = 120.f. (1- 0,0777) /4

400 = (120-9,324). (f-0, 0777f) f = 3,62Hz.

Tabela 2 - Variao da rotao em funo da frequncia

HZ ~ RPM MOTOR ~ RPM NO EIXO

3,62 100 32,57


38/69

10,84 300 97,71

18,07 500 162,86

36,2 1000 325,73

60 1660 540,72

Fonte: O prprio autor

Acima de 60 Hz a tenso no pode continuar subindo, pois j foi atingida a

tenso mxima de (tenso da rede), sendo assim, a partir deste ponto a corrente e

consequentemente o torque do motor diminuiro. Esta regio conhecida como

regio de enfraquecimento de campo.


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9. APRESENTAO E ANLISE DOS RESULTADOS

Neste capitulo, sero apresentados os resultados obtidos nas simulaes

grficas possveis, com as opes de transmisso de potncia oferecidas pela

mquina de metalizao conforme Fig.14.

Figura 15: Projeto da Mquina em 3DFonte: O prprio autor


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Aplicao:

- Mquina para metalizao de pequenos eixos metlicos.

- Possui 250 W.

- Capacidade de avano da mesa de 540 mm.

Dados Tcnicos

Mquina para Metalizao;

Pedal de acionamento;

Ligao com cabo eltrico; 60 Hz. 4.4 AMP; 250 W de potncia;

Velocidade de 1660/100 RPM;

Proteo de ao frontal das polias e correias contra acidentes.

Peso lquido: 57 kg;

220 ou 380 volts.

Inversor de frequncia.

9.1 - Memorial de Clculo

Os clculos para o dimensionamento da mquina de metalizao que faz uso

da transmisso de potncia atravs de polias e correias, baseiam-se na aplicao das

equaes do captulo 5.

Pelo fato de ser uma mquina onde provavelmente pode-se ocorrer vibraes

durante a operao, tomou-se seguintes cuidados quanto as caractersticas da

mquina e o conjunto rotacional que sero empregados, como as polias e correias no

projeto. Por preveno aos problemas que podem ocorrer, observou-se a necessidade

da empresa, assim como as condies permissveis no projeto.

9.2 - Clculos de Relao de Transmisso Nas Polias

Segundo, (Jack A. Collins, 2011), velocidade linear em uma correia mesma para

todos os pontos perifricos; por que no existe escorregamento, assim, na figura 14,temos:


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Seo de Correia em V padronizada

Figura 16: Duas polias acopladas por correias

Fonte: Sarkis Melconian, 2012

Onder1 o raio da polia motora,

o dimetro da polia motora,

W1 sua velocidade angular [rad./s]

N1 sua velocidade em [RPM]

Analogicamente, para a polia movida, temos:

V=r2. W2=

.

.

.

.

Logo, obtemos:

1. 1. = 2. 2

9.3 Dimetro das Polias

(MELCONIAN, 2012). Afirma que o dimetro da polia motora definido atravs

da equao (07), no captulo 5, em funo da potncia do motor e da rotao da rvore

mais rpida no (anexo 3). Onde a potncia do motor dada pela seguinte relao:

Pmotor = CVe a Rotaodo motor (Polia motora).

Tabela 3: Quantidade de polias especificada para o projetoDescrio Quantidade

POLIA 65 mm 1

POLIA 200 mm 1Fonte: O prprio autor


42/69

A relao de transmisso:

i =

d2

d1 =

200

65 = 3,07

=

= , =

= = ,

9.4 - Comprimento das Correias

A definio dos comprimentos das correias utilizadas no projeto foi baseada na

literatura de elementos de mquinas (MELCONIAN, 2012). E pode ser verificado

atravs da equao (10), no captulo 5.

Atravs da potncia do motor j conhecida, buscou-se selecionar o tipo de

Perfil para correias em V, tendo como base o (Anexo 2), e optou-se pelo Perfil A pelo

fato do mesmo atender as exigncias e caractersticas da mquina de metalizao.

E a partir deste dado, realizou-se atravs do (Anexo 2), os clculos de

comprimento das correias Hi Power II, selecionando-se a Referncia A-60e A-62para

as correias em V, (conforme anexo 1).

Logo, o comprimento da correia :

= ,


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9.5 Fuso de Movimentao da Base Mvel

Na movimentao de avano da base mvel na fixao dos eixos ser aplicado

um fuso que permitir esse ajuste de forma que seja rpida e segura.

Figura 17: Fuso de movimentao da base mvelFonte: O prprio autor

Dimenses do fuso a ser aplicado para a movimentao da base mvel na

fixao do eixo a ser manipulado no processo de metalizao.

Figura 18: Dimenses do fusoFonte: O prprio autor

Fora de fixao de fuso.

Dados:

R= 63 mm

F1= 10N

P= 4 mm

1.2 = 2. = 2 = 989,6


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10. PS-MELHORIA

Neste captulo, sero confrontados os resultados obtidos atravs de anlises e

os objetivos iniciais demostrados no incio deste trabalho. Desta forma podemos

verificar se estes resultados foram satisfatrios.

10.1 - Automatizao da Mquina

Foi realizado um novo projeto para a mquina de metalizao, conforme

projeo em 3D demonstrado na figura 14, pois o retrofittingda mquina existente no

possvel conforme captulo 7.1. O projeto foi definido a partir da ideia inicial do antigodispositivo, utilizado pela empresa. Sendo assim, o objetivo inicial de automatizar a

mquina existente no ser atingido com a utilizao do antigo dispositivo e sim com

a construo de uma nova mquina.

Esta nova mquina ser acionada atravs de um pedal na parte inferior, no

sendo mais necessrios dois colaboradores executando a mesma atividade.

Infelizmente, hoje no brasil o custo de um funcionrio para a empresa chega a muitas

vezes o dobro do seu salrio bruto, devido grande quantidade de impostos.

Hoje um operador de produo na empresa XYZ metalizaes, recebe cerca

de R$ 2.300,00 reais mensais, em valor bruto. Alm disso, tambm so pagos

benefcios como vale transporte, cesta bsica, convnio mdico e vale refeio.

Com isso, o custo estimado para manter um funcionrio atualmente com este

salrio e os benefcios de aproximadamente R$ 3.900,00 reais mensais, conforme

tabela 4 abaixo.


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Tabela 4: Custo Total do Funcionrio

EVENTO VALOR

Salrio Bruto 2.300,00Vale Transporte 124Desconto Vale Transporte -124Vale Refeio 200Plano de Sade 120Outros Benefcios 70FGTS 18413 Salrio 191,6713 Salrio - FGTS 15,33Frias 191,67

1/3 Frias 63,89Frias - FGTS 20,44Subtotal 3.357,00INSS (20%) 46013 Salrio - INSS (20%) 38,33Frias - INSS (20%) 51,11Total 3.906,44


Desta forma, chegou-se concluso que o custo da mo-de-obra anual de

R$46.877,28reais para o pagamento de um colaborador. Como a empresa possui

outras atividades, caso no queira se desfazer desta mo-de-obra poder utiliza-la

para outros fins.

Para melhor entendimento, a tabela 5 abaixo, demostrado a diviso deste

valor durante um ano.

Tabela 5: Custo Anual por Funcionrio

Tempo Valor Pago (R$)

Ms 3.906,44

Trimestre 11719,32

Semestre 23438,64

Ano 46877,28Fonte: O prprio autor


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Grfico 1: Custo do ColaboradorFonte: O prprio autor

Durante os estudos observou-se que as peas a serem produzidas com a

utilizao da nova mquina tero um melhor desempenho em relao qualidade,

devido velocidade constante de deposio de metal imposta pela rotao do motor

transmitida para o eixo. Diferentemente das peas anteriores, que eram submetidas a

uma rotao provocada por uma fora humana, podendo haver variao.

Com a aplicao do inversor de frequncia a empresa XYZ metalizaes,

poder realizar reparo de outros eixos com dimetros diferentes, pois este

equipamento capaz de variar a velocidade de giro de motores eltricos e conforme

tabela 2 pode chegar a 540,72 rpm no eixo.

Porm com todos estes benefcios a empresa ter que se submeter a um custo

extra, a energia eltrica, pois anteriormente o processo por ser manual no

necessitava de eletricidade. Para o clculo do custo adicional, utiliza-se a seguinte

frmula:

=.

(12)

Onde:

P = Potncia da mquina

h = Quantidade de horas trabalhadas (Mquina)

Ms

Trimestre

Semestre

Ano

3.906,44

11719,32

23438,64

46877,28

CUSTO DO COLABORADOR


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A potncia da mquina de 250w e o tempo estimado de trabalho de 8 horas

dirias, com aproximadamente 22 dias teis trabalhados durante o ms.

=250.8.22

1000= 44 .

Tendo em vista que o valor em mdia da energia eltrica de R$ 0,51081 por

kW.h no Brasil e o consumo mensal da mquina 44kW.h, o custo mensal para o

consumo de energia eltrica ser de aproximadamente R$ 22,47 mensais e R$ 270,00

anualmente.

10.2 AUMENTO DA PRODUTIVIDADE

A construo da nova mquina, segundo os dados apontados nesse trabalho

dever demostrar um aumento significativo na produo de peas, bem como a

reduo considervel do tempo de trabalho por pea. Nos levantamentos realizados

em campo, a empresa XYZ realiza a reparao de cinco eixos por dia com o

dispositivo atual. Considerando oito horas dirias de trabalho, temos um gasto de 36minutos para a metalizao e 1 hora para a usinagem de cada eixo.

Conforme informaes do fornecedor da pistola e do material de asperso, a

cada passada (volta) depositado uma camada de 0,05mm de espessura e uma

largura de 2mm do material. Em mdia os eixos possuem um desgaste de 4mm, ou

seja, 2mm de profundidade para preenchimento e sero necessrios mais 2mm para

a usinagem e acabamento posterior do eixo. A largura em mdia de preenchimento

de 10mm.

=4

0,05

10

2= 400

Sendo que:

4 - espessura a ser preenchida no eixo

0,05 - espessura do material depositado pela pistola a cada volta

10largura a ser preenchida2 - largura do material depositado pela pistola a cada volta


48/69

Com 100 rotaes por minuto o tempo de preenchimento ser de 4 minutos,

considerando-se o tempo de regulagem do eixo na mquina este tempo sobe para 14

minutos no total. Com a anlise destes resultados tem-se um ganho de 22 minutos no

tempo de metalizao do eixo, para a produo de um eixo completo o tempo total

ser de 1 hora e 14 minutos, sendo possvel a produo de 6 eixos completos.

Com isso conseguimos obter a produo de 29 eixos a mais por ms, conforme

tabela 6 abaixo:

Tabela 6: Quantidade de eixos produzidos antes e depois

Tempo (horas)Quantidade de eixos completos

Sem modificao Aps Modificao

8 (dia) 5 6

40 (semana) 25 32

160 (ms) 100 129Fonte: O prprio autor

Grfico 2: Comparao da Quantidade de Peas ProduzidasFonte: O prprio autor

A cada pea produzida, a empresa XYZ metalizaes tem um lucro bruto de

aproximadamente R$ 782,00. Assim o seguinte resultado em termos de lucratividade

por pea produzida pode ser verificado na tabela 7.

8 (dia)

40 (semana)

160 (ms)

5

25

100

6

32

129

COMPARAO DA QUANTIDADE DE EIXOSQuantidade de eixos completos Aps Modificao

Quantidade de eixos completos Sem modificao


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Tabela 7: Lucro por quantidade de peas produzidas

Tempo(horas)

Quantidade de eixos

completos LucroSem

modificaoAps

ModificaoSem

modificaoAps

Modificao8 (dia) 5 6 R$ 3.910,00 R$ 4.692,00

40 (semana) 25 32 R$ 19.550,00 R$ 25.024,00160 (ms) 100 129 R$ 78.200,00 R$ 100.878,00


Grfico 3: Comparao de LucroFonte: O prprio autor

Em um ms a empresa XYZ metalizaes, mantendo a sua produo, obtm

um lucro a mais de R$ 22.678,00.

10.3 - ERGONOMIA

necessrio buscar melhores condies de trabalho para os colaboradores

em termos de ergonomia para esta atividade. Alm de melhorar a qualidade de vida

destas pessoas, tambm traz benefcios a empresa, como reduo do absentesmo e

atendimento a norma regulamentadora NR 17Ergonomia, do Ministrio do Trabalho

e Emprego.

longo prazo, trar benefcios futuros empresa em relao a processostrabalhistas relacionados a doenas do trabalho.

Sem modificao

Aps Modificao

Lucro

R$3.910,00

R$4.692,00

R$19.550,00

R$25.024,00

R$78.200,00

R$100.878,00

LUCRO BRUTO POR PEA PRODUZIDA

160 (ms) 40 (semana) 8 (dia)


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Conforme item 17.3.2 da NR 17, para o trabalho manual sentado ou que tenha

de ser feito em p, as bancadas, mesas, escrivaninhas e os painis devem

proporcionar ao trabalhador condies de boa postura, visualizao e operao.

A mquina existente (apndice 1), possui uma altura de 500 mm e necessita

da fora humana para girar a manivela, provoca a imposio de postura incorreta e o

esforo repetitivo. No projeto da nova mquina na fig.18, a altura da mesa de 900

mm, desta forma os cotovelos do operador formam um ngulo de 90 durante a

atividade e no h a necessidade de curvatura da coluna vertebral. O acionamento

ser realizado por meio de pedal e no haver o esforo repetitivo.

Figura 19: Nova Mquina em 3DFonte: O prprio autor


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11. VIABILIDADE DE CONSTRUO DA MQUINA

Para verificar a possibilidade inicial de construo da mquina foi realizada a

cotao dos principais componentes e mo de obra, conforme tabela 8 abaixo:

Tabela 8: Custo estimado do projeto

Pea Quantidade Valor

Chapa de Ao SAE 1020 3 R$ 170,00

Chapa de Ao SAE 1040 1 R$ 200,00

Perfil de Alumnio 4 R$ 220,00

Chapa Galvanizada 2 R$ 35,50Rodzios com trava 4 R$ 85,00

Motor 1 R$ 780,00

Inversor de Frequncia 1 R$ 602,00

Polias 2 R$ 200,00

Correia em V 1 R$ 20,00

Painel de Comando 1 R$ 220,00

Mo de Obra **** Valor

Solda R$ 170,00Usinagem R$ 580,00

Montagem R$ 170,00

Eltrica R$ 110,00

VALOR TOTAL R$ 3.562,50Fonte: O prprio autor

Comparando-se o custo x benefcio conclui-se que a construo da nova

mquina uma tima opo para a empresa XYZ metalizaes, conforme tabela 9

abaixo. Apenas com a reduo da mo de obra, o projeto vivel.

Tabela 9: Custo x Benefcio

Comparao Cust o-benefci o

Custos Benefcios

Energia Eltrica R$ 22,47 Reduo da Mo de ObraA menos R$

3900,00

Construo da Mquina R$ 3.562,50 Aumento da Produtividade A mais R$22.678,00



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12. - SEGURANA DO TRABALHO

Segurana do Trabalho um conjunto de medidas adotadas cujo propsito

minimizar acidentes no trabalho, doenas e proteger a integridade e capacidade do

trabalhador. As medidas de preveno dependem do tipo de atividades exercidas e

do ambiente de trabalho.

Os trabalhadores na organizao devem ter informaes sobre os riscos e

cuidados que envolvem suas atividades, e tambm participar das medidas de

preveno de acidentes. A preveno um conjunto de aes para evitar uma

ocorrncia indesejvel aos trabalhadores. A tabela 3, abaixo identifica a Preveno

de Riscos dentro do local de trabalho dentro da fbrica:

Tabela 10: Preveno de riscos

Tarefa Material usado Riscos existentes Recomendaes de

Segurana e Proteo

Metaliza

o de

Eixos

P metlico,

Maarico,

Ferramentas e

Bancada.

Mecnico:

-Acidentes com

ferramentas;

- Queda de objetos

Sobre o corpo

- Risco de acidentes na

Movimentao de peso.

Ergonmico:

- Deslocamento de peso

- postura E trabalho

em p ou sentado

-A mquina deve ser

previamente limpa pelos

usurios.

-No utilizar ferramentas

improvisadas

-Inspecionar Periodicamente

as ferramentas e solicitar a

substituio das ferramentas

defeituosas

EPIs

- Utilizar avental, culos de

segurana, protetor auditivo,

Luvas de cano-longo e botina

para proteo dos ps.




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13. - LEGISLAO - NORMAS REGULAMENTADORAS

Tambm conhecida como NR, ela fornece parmetros e instrues sobre

Sade e Segurana do Trabalho, aprovada pela Portaria no 3.214, de 8de junho de

1978. Ela deve ser cumprida pelas empresas privadas e pblicas que possuam

empregados sob regime da Consolidao das Leis do TrabalhoCLT.

13.1 - Normas Regulamentadoras

A NR 04. SESMT (Servios Especializados em Engenharia de Segurana e

Medicina do Trabalho Definem a gradao do risco da atividade principal e o

nmero total de empregados da empresa). Tambm apresenta o quadro deClassificao Nacional de Atividades Econmicas (CNAE) e seu correspondente

grau de risco, a tabela 4ilustra a CNAE da empresa:

Tabela 11: Classificao nacional de atividades econmicas (CNAE)

Cdigo ou CNAE Tipo de Atividades Grau de Risco

2939-0 SERVIOS DE USINAGEM,SOLDA, TRATAMENTO E

REVESTIMENTO EM METAIS.

3


NR 06. EPI (Equipamento de Proteo Individual) - Composto por vrios

dispositivos que o fabricante tenha associado a um ou mais riscos que possam

ocorrer simultaneamente e que sejam suscetveis de ameaar a segurana e a

sade no trabalho. Embora no haja obrigao normativa especfica, por demaissalutar que a empresa, ao fornecer EPI aos seus empregados, o faa mediante

termo de responsabilidade, atravs do qual fique consignado o tipo de EPI

fornecido com a indicao CA (Certificado de Aprovao), orientaes e

recomendaes de uso, advertncias quanto aos procedimentos que a empresa

adotar caso o trabalhador, sem justo motivo, se recuse a utiliz-los, alm da data

de entrega e assinatura do trabalhador confirmando o recebimento e o seu

compromisso na utilizao do EPI. importante:


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Os EPIs que sero utilizados que pela empresa o Avental, Luvas de couros de

cano-longo, Protetor Auditivo, culos de Segurana e Botina (Sapato de

Segurana).

NR 10. Segurana em Instalaes e Servios em Eletricidade- a eletricidade

a forma de energia mais utilizada na execuo de trabalho mecnico necessrio

produo de bens de consumo e, no que diz respeito aos ambientes de trabalho,

sua presena se faz sentir em todas as etapas, desde a simples utilizao de um

torno eltrico at a movimentao de uma caldeira eltrica de grande porte.

Eltricos no corpo humano so dentre os riscos inerentes ao desenvolvimento de

atividades com energia eltrica, o choque eltrico, embora no seja o nico,certamente o de maior relevncia, e pode ser definido como um estmulo rpido

e acidental do sistema nervoso humano pela passagem de uma corrente eltrica.

Os efeitos diretos mais comuns do choque eltrico no corpo humano so:

- Inibio do sistema nervoso central, dificultando a respirao e ocasionando a

asfixia, podendo causar at a morte;

- Alterao do ritmo cardaco, podendo ocasionar fibrilao ventricular;

- Queimadura de primeiro, segundo ou terceiro graus e alteraes do sangue,decorrentes do efeito trmico

NR 12. Mquinas e Equipamentos - Estabelece as medidas preventivas de

segurana e higiene do trabalho a serem adotadas pela empresa em relao a

instalao, operao e manuteno de mquinas e equipamentos, visando a

preveno de acidentes do trabalho. Segundo a norma preventiva, as reas de

circulao e os espaos em torno de mquinas e equipamentos devem serdimensionados de forma a garantir que o material, os trabalhadores e os

equipamentos mecanizados possam movimentar-se com segurana, alm disso,

entre mquinas ou equipamentos em geral dever haver uma distncia livre

mnima e varivel de 0,60 a 0,80m.

Prev, tambm, a observncia de cada rea de trabalho, situado em torno da

mquina ou do equipamento adequado ao tipo de operao e a classe da mquina

ou do equipamento e que as vias principais de circulao, no interior dos locais de

trabalho, e as que conduzam as sadas, devem ter, no mnimo 1,20m de largura e


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serem devidamente demarcadas, alm de mantidas permanentemente

desobstrudas.

NR 17. Ergonomia (Anexo 5) - Pode ser entendida como a cincia que estuda a

adaptao do trabalho ao homem no ambiente de trabalho, visando propiciar uma

soluo adequada do trabalhados, evitando o desgaste prematuro de suas

potencialidades profissionais e objetivando alcanar a otimizao do sistema de

trabalho. A fig. 19, abaixo demostra.

Figura 20: Simulao da postura da Nova Mquina



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14. CONCLUSO

Com todas as pesquisas, estudos e anlises realizadas conclui-se que os

objetivos foram alcanados, mesmo no sendo possvel a utilizao da mquina

existente devido a problemas estruturais. Porm, com os resultados obtidos nas

anlises de ps-melhoria e viabilidade de construo da mquina, percebeu-se que a

melhor alternativa a construo de uma nova mquina.

Alm dos objetivos de automatizao da mquina existente e consequente

reduo da mo de obra, aumento da produtividade e melhorias ergonmicas,

tambm se obteve resultados na qualidade das peas a serem produzidas e

diversificao dos dimetros dos eixos, ampliando-se a viso de mercado para aempresa XYZ metalizaes.


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14

15. REFERNCIAS

BUDYNAS, R.G.; NISBETT, J.N. Elementos de Mquinas de Shigley

Projeto de Engenharia Mecnica. 8. ed. Bookman e Mc Graw Hill: Porto Alegre,

Brasil, 2011.

BAZZO, Walter Antnio; PEREIRA, Luiz Teixeira do Vale, Introduo

engenharia: conceitos, ferramentas e comportamentos, Santa Catarina: UFSC,

2006.

Eng F. Provenza. Projetista de Mquinas. 1 Ed. Editora F. Provenza, 1960.

CLARK, B. Kim; FUJIMOTO, Takahiro. Product development performance: strategy,

organization and management in the world auto industry. Boston-Mass. Harvard Business

School Press, 1999. 409p.

Jack A. Collins - PLT - PROJETO MECNICO DE ELEMENTOS DE MQUINAS, Rio de

Janeiro: LTC, 1 Ed, 2011.

MANF/ POZA/ SCARATO. Desenho Tcnico Mecnico Vol.1.1 Ed.Editora Milano, 2004.Barbosa Joo PauloApostila de Elementos de Mquinas, So Matheus, ES; 2011.

Sarkis Melconian, ELEMENTOS DE MQUINAS;So Paulo; 9 ed. 2012.

FERDINAND, P. Beer, E, Russel Johnston, Jr. Mecnica Vetorial para Engenheiros/

Cinemtica e Dinmica. 5a Edio, PEARSON, So Paulo, 1991.

Willian D. Callister, Jr. PLTFundamento da Cincia e Engenharia de MateriaisRio de

Janeiro: LTC, 2011.

Site:

http://portal.mte.gov.br/legislacao/normas-regulamentadoras-

Acesso em: 05/05/2015.

http://www.iar.unicamp.br/lab/luz/ld/norma/

Acesso em: 10/05/2015.

http://www.digel.com.br/novosite/index.php?option=com_content&view=article&id=70:como-

funciona-um-inversor-de-frequencia&catid=42:tecnicos&Itemid

Acesso em: 15/06/2015.
http://portal.mte.gov.br/legislacao/normas-regulamentadoras-http://portal.mte.gov.br/legislacao/normas-regulamentadoras-http://www.iar.unicamp.br/lab/luz/ld/norma/http://www.iar.unicamp.br/lab/luz/ld/norma/http://www.digel.com.br/novosite/index.php?option=com_content&view=article&id=70:como-funciona-um-inversor-de-frequencia&catid=42:tecnicos&Itemidhttp://www.digel.com.br/novosite/index.php?option=com_content&view=article&id=70:como-funciona-um-inversor-de-frequencia&catid=42:tecnicos&Itemidhttp://www.digel.com.br/novosite/index.php?option=com_content&view=article&id=70:como-funciona-um-inversor-de-frequencia&catid=42:tecnicos&Itemidhttp://www.digel.com.br/novosite/index.php?option=com_content&view=article&id=70:como-funciona-um-inversor-de-frequencia&catid=42:tecnicos&Itemidhttp://www.iar.unicamp.br/lab/luz/ld/norma/http://portal.mte.gov.br/legislacao/normas-regulamentadoras-


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15

http://www.abecom.com.br/catalogos/goodyear/catalogo-perfis-correias.pdf

Acesso em: 15/06/2015.

http://www.novex.com.br/images/stories/produtos/pdf/catalogo_novex_2015.pdf

Acesso em: 15/05/2015

http://nachi.com.br/

Acesso em: 25/10/2015.

http://www.eutectic.com.br/

Acesso em: 15/06/2015

APNDICES
http://www.abecom.com.br/catalogos/goodyear/catalogo-perfis-correias.pdfhttp://www.abecom.com.br/catalogos/goodyear/catalogo-perfis-correias.pdfhttp://www.novex.com.br/images/stories/produtos/pdf/catalogo_novex_2015.pdfhttp://www.novex.com.br/images/stories/produtos/pdf/catalogo_novex_2015.pdfhttp://nachi.com.br/http://nachi.com.br/http://www.eutectic.com.br/http://www.eutectic.com.br/http://www.eutectic.com.br/http://nachi.com.br/http://www.novex.com.br/images/stories/produtos/pdf/catalogo_novex_2015.pdfhttp://www.abecom.com.br/catalogos/goodyear/catalogo-perfis-correias.pdf


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Apndice 1 (mquina original)

Figura 21: Mquina Original - Fonte: Autor

Apndice 2 (mquina nova em 3D)


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Figura 22: Projeo em 3DFonte: O autor

ANEXOS


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Anexos 1: Fator de servio

Figura 23: Fator de Servio (Fs)Fonte: Sarkis Melconian 2012

Anexos 2: perfil da correia


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Figura 24: Perfil da CorreiaFonte: Sarkis Melconian (2012).

Anexos 3: COMPRIMENTO DAS CORREIAS HI POWER II


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Figura 25: Comprimento das correias Hi Power IIFonte: Sarkis Melconian, 2012


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21

Anexos 4: Dimetro recomendado para correias Hi-Power II

Figura 26: Dimetro recomendado correias Hi-Power IIFonte: Sarkis Melconian, 2012


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Anexo 5: FATOR DE CORREO DA DISTNCIA DO ENTRE CENTROS (h)

Figura 27: Fator de Correo (h)Fonte: Sarkis Melconian, 2012


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Anexo 6 (Norma De Ergonomia)

Figura 28: Norma de ErgnomiaFonte:www.abnt.com.bracesso em: 15/05/2015
http://www.abnt.com.br/http://www.abnt.com.br/http://www.abnt.com.br/http://www.abnt.com.br/


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24

Anexo 7 (Norma Instalao eltrica)

Figura 29: Norma Instalao EltricaFonte: www.abnt.com.br/ Acesso em: 15/05/2015


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25

Anexo 8 (Catalogo de rodas)

Figura 30: Catlogo de RodasFonte: NovexAcesso em: 15/05/2015


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Anexo 9 (Catalogo de rolamentos)

Documents

TCC 2 TAREFA 3 Ultima Revisão