(1) Manserv Manutenção e Montagem – Regional Norte e Nordeste Mecânico Ajustador II
(2) Manserv Manutenção e Montagem – Regional Norte e Nordeste Analista Engenharia Jr
DISPOSITIVO PARA LAPIDAÇÃO DE ESFERAS DE VÁLVULAS
José Márcio de Souza (1) Igor Guerreiro Barbosa (2)
RESUMO
As válvulas industriais são dispositivos destinados a permitir, controlar e interromper a passagem do fluido de um ponto a outro no processo produtivo.
Para garantir a perfeita vedação, os componentes de contato (sedes, cunhas e/ou obturadores) precisam ter um bom acabamento superficial e isso deve ser levado em consideração durante a manutenção das válvulas.
A lapidação é um processo muito utilizado para prover um acabamento superficial mais refinado dos componentes e o método mais tradicional é feito manualmente, utilizando lixas abrasivas, o que torna o processo bastante improdutivo e não garante uniformidade do polimento.
A melhoria apresentada nesse trabalho consiste na fabricação de um dispositivo automatizado capaz de lapidar as esferas de forma mais rápida, eficiente e segura. Este dispositivo é constituído por um grupo de componentes responsável pelo giro da esfera da válvula e outro pela rotação da ferramenta que fará a lapidação. Ambos os grupos são acionados por motorredutores, possibilitando que a válvula seja lapidada de forma homogênea.
Os benefícios gerados após a implantação da melhoria são: a redução da exposição ao risco de acidentes, o aumento da qualidade do acabamento superficial e da produtividade do serviço executado em cerca de 6 vezes, se comparado com o cenário anterior, para o mesmo tamanho de esfera.
1. INTRODUÇÃO
As válvulas são acessórios destinados a permitir, controlar e interromper a passagem de um fluido entre dois pontos em uma tubulação. Elas são importantes tanto para o processo produtivo quanto para possibilitar a manutenção de equipamentos e trechos de linhas.
Para assegurar o bom funcionamento das válvulas, elas não podem apresentar vazamentos maiores que os determinados como admissíveis para o processo.
No caso de falha, deve-se encaminhar o dispositivo para manutenção, avaliando sua causa e executando as ações para correção.
2. MANUTENÇÃO EM VÁLVULAS INDUSTRIAIS
2.1. Tipos de Válvulas
Para atender as diversas aplicações, existe uma grande variedade de tipos de válvulas empregadas na indústria. Cinco grandes grupos classificam esses acessórios de acordo com suas aplicações no processo produtivo, são eles:
• Válvulas de Bloqueio;
• Válvulas de Regulagem;
• Válvulas que Permitem o Fluxo em um Único Sentido;
• Válvulas que Controlam a Pressão de Montante;
• Válvulas que Controlam a Pressão de Jusante.
De modo geral, as válvulas industriais apresentam a sua forma construtiva baseada em três grupos: o corpo e o castelo; o “trim” (mecanismo interno, como haste, sedes, gaxetas); e as extremidades, podendo ser flangeadas, soldadas ou rosqueadas.
As válvulas podem ser operadas de forma manual (através de volante, alavanca, engrenagens, entre outros), motorizada (pneumática, hidráulica ou elétrica) e automática (por diferença de pressões gerada pelo escoamento do fluido ou por meio de molas ou contrapesos).
A Figura I ilustra a forma construtiva de uma válvula gaveta.
Figura I – Componentes de uma válvula tipo gaveta.
2.1.1. Válvulas de Bloqueio
São àquelas que possuem somente a finalidade de gerar ou abortar o fluxo, de forma que a sua funcionalidade restringe em estar completamente aberta ou completamente fechada. Habitualmente a estruturação destas válvulas costuma possuir o mesmo diâmetro nominal da tabulação, possuindo também uma abertura que permite a passagem de fluido com secção transversal semelhante com a da tabulação.
2.1.2. Válvulas de Regulagem
Atuam especificamente no controle do fluxo, dessa forma permitindo a versatilidade de trabalhar em qualquer posição de fechamento parcial. Em decorrência de fatores econômicos, às vezes, essas válvulas possuem o diâmetro nominal menor do que a tabulação. São exemplos destas válvulas a de globo, de agulha, de controle, de borboleta e a de diafragma, sendo que estas duas derradeiras também podem atuar como válvulas de bloqueio.
2.1.3. Válvulas que Permitem o Fluxo em um Único Sentido
São representadas pelas válvulas de retenção, válvulas de retenção e fechamento e válvulas de pé. Quando se refere às válvulas de retenção, trata- se daquelas que permitem a passagem do fluxo somente por um único sentido, isso se dá pela diferenciação de pressões que é exercida pelo fluido devido o próprio escoamento, sendo consideradas válvulas de operação automática.
2.1.4. Válvulas que Controlam a Pressão de Montante
São exemplificadas pelas válvulas de segurança e de alívio, válvulas de excesso de vazão e válvulas de contrapressão. Estas visam o controle de pressão do ponto mais baixo para o mais alto, cujo são válvulas que controlam a pressão a montante abrindo-se automaticamente, isso ocorre quando essa pressão ultrapassa o valor para qual a válvula foi calibrada, sendo esta ação denominada de “pressão de abertura” da válvula. Quando a pressão cair abaixo da pressão de abertura, a válvula se fecha também de forma automática.
2.1.5. Válvulas que Controlam a Pressão de Jusante
Também objetivam garantir que a pressão esteja controlada, mas, diferentemente das Válvulas que Controlam a Pressão de Montante, elas agem especificamente de um ponto mais alto para um ponto mais baixo. São exemplos destas as válvulas redutoras e reguladoras de pressão e as válvulas de quebra vácuo.
2.2. Lapidação em Esferas de Válvulas
A lapidação em válvulas é um processo de refinamento do acabamento superficial dos componentes de contato responsáveis pela estanqueidade dos dispositivos (sedes, cunhas e obturadores). São utilizados materiais abrasivos com granulações variadas para possibilitar a remoção de riscos ou de qualquer elemento que torne o sistema suscetível a vazamentos.
Para qualquer finalidade que seja a válvula, o contato entre a sede e o obturador/cunha precisa ter um acabamento superficial com qualidade suficiente para evitar a passagem do fluido para o lado bloqueado. Diante dessa premissa, a lapidação passa a ser um importante método para manter a vedação das válvulas dentro dos conformes.
Comumente a lapidação é feita em oficina, de forma manual, utilizando lixas abrasivas. No Centro de Serviços de Camaçari (CSCAM) da Manserv este procedimento é executado com duração de mais ou menos 3 horas para uma esfera de 6”, conforme ilustrado na Figura II.
Figura II – Lapidação manual da esfera de uma válvula.
2.3. Fabricação do Dispositivo de Lapidação de Esferas
Visando a melhoria dos processos envolvendo as atividades rotineiras de manutenção do CSCAM, as equipes das Oficinas de Elétrica e de Válvulas/Instrumentação identificaram a possibilidade de otimização da atividade de lapidação em esferas (obturadores) de válvulas.
Isso ocorreu após notar-se que o método anteriormente utilizado impactava negativamente na produtividade da equipe e comprometia a qualidade do serviço, pois gerava um desgaste maior aos colaboradores. A mesma atividade poderia então ser automatizada e proporcionar diversos ganhos ao serviço prestado.
O primeiro fator determinante para chegar a uma solução adequada para automatizar o processo de lapidação foi a identificação da necessidade de criar uma ou mais ferramentas capazes de refinar o acabamento superficial dos obturadores. Então, foram fabricados cabeçotes com os mesmos raios das esferas que seriam lapidadas, fixando na face côncava as lixas abrasivas. A Figura III apresenta duas das ferramentas confeccionadas.
Figura III – Cabeçotes para lapidação de esferas.
Entretanto, dois movimentos precisam ocorrer para que a esfera possa ser lapidada. O primeiro se refere à rotação do cabeçote em relação ao obturador, no qual garante o acabamento superficial daquela área de contato. Para que toda a superfície seja lapidada de forma homogênea, deve haver também o movimento rotativo da esfera, sendo este perpendicular ao primeiro.
Desta forma, foi idealizado e fabricado um dispositivo capaz de executar ambos os movimentos de rotação de maneira automatizada, através de dois motorredutores, conforme ilustrado na Figura IV.
Figura IV – Dispositivo para lapidação de esferas.
O dispositivo fabricado a partir de materiais da sucata, que outrora eram considerados inutilizados, consiste em um conjunto de componentes responsáveis pela rotação da esfera e o outro pelo giro do cabeçote.
No primeiro grupo, um eixo de fixação com braços ajustáveis à esfera é suportado por dois mancais e rotacionado por um motorredutor de 0,18 kW, transmitido através de um jogo de polias e correia. A transmissão do movimento rotativo do cabeçote, no segundo grupo, é realizada mediante a outro motorredutor, com potência de 320 W, acoplado diretamente à uma haste de ligação com o cabeçote. Esta haste é fixada a uma mesa que se desloca à medida que o volante é operado manualmente, de forma possibilitando o contato da ferramenta com a esfera.
3. RESULTADOS
A melhoria implementada na Oficina de Válvulas/Instrumentação do CSCAM, além de não gerar custo algum com compra de materiais, proporcionou um ganho considerável na execução das manutenções em válvulas do tipo esfera.
O processo de lapidação de uma válvula esfera de 6”, por exemplo, cujo anteriormente durava cerca de 3 horas para ser executada, passou a ser feita em torno de 30 minutos. Isso representa um aumento da produtividade em 6 vezes, o que é um resultado bastante positivo e satisfatório.
Além da produtividade, o dispositivo gerou impactos na melhora da ergonomia dos colaboradores durante a execução do processo de trabalho, na segurança da atividade, devido a um menor tempo de exposição ao risco, e na qualidade do serviço executado, decorrente da homogeneidade da lapidação com o uso do dispositivo.
4. CONCLUSÕES
A busca pela melhoria contínua deve estar sempre impregnada na cultura das empresas e, consequentemente, dos colaboradores. Este trabalho é um exemplo de que as ideias sugeridas pelos executantes são pontos chave para alavancar os índices de produtividade, qualidade, segurança e proporcionar a motivação da equipe.
A boa performance nos índices citados é um fator fundamental para promover a satisfação dos clientes da Manserv, consequentemente contribuindo positivamente para a longevidade dos contratos e para a prospecção de novos clientes.
5. AGRADECIMENTOS
Agradecemos a toda equipe do Centro de Serviços de Camaçari da Manserv que possibilitaram o desenvolvimento deste trabalho, desde a sua idealização até o processo de fabricação do dispositivo.
6. REFERÊNCIAS
[1] TELLES, P. (2001). Tubulações Industriais: Materiais, Projeto, Montagem. 10. ed., Cap. 4, p. 38-60.
[2] CASTRO, Rodrigo Souza; ERIKSSON, Karl Tomas. Aplicação de Válvulas de Controle em Processos Industriais. Centro de Pós-Graduação Oswaldo
Cruz. Disponível em:
<http://revista.oswaldocruz.br/Content/pdf/Rodrigo%20Souza%20Castro.pdf>
Acesso em: 23 jul. 2019.
[3] FERRARI, Thiago. Conceitos e Aplicações das Válvulas Industriais.
Poços de Caldas, 2017. Disponível em:
<https://repositorio.pgsskroton.com.br/bitstream/123456789/19660/1/THIAGO%
20FERRARI.pdf> Acesso em: 24 jul. 2019.
