SUL - UNIJUÍ
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E ENGENHARIAS CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
MAIQUEL BATISTA DE OLIVEIRA
DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA PARA MOVIMENTAÇÃO DE PEÇAS METÁLICAS ENTRE ESTAÇÕES DE TRABALHO
Panambi 2018
MAIQUEL BATISTA DE OLIVEIRA
DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA PARA MOVIMENTAÇÃO DE PEÇAS METÁLICAS ENTRE ESTAÇÕES DE TRABALHO
Trabalho de conclusão de curso apresentado à banca avaliadora do curso de Engenharia Mecânica, da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, como requisito parcial para a obtenção do título de Engenheiro Mecânico.
Orientador: Prof. Me Cristiano Rafael Lopes
Panambi 2018
UNIJUÍ - UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL
A Comissão Examinadora, abaixo assinada, aprova o Trabalho de Conclusão de Curso.
DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA PARA MOVIMENTAÇÃO DE PEÇAS METÁLICAS ENTRE ESTAÇÕES DE TRABALHO
Elaborado por
MAIQUEL BATISTA DE OLIVEIRA
Como requisito para a obtenção do Título de Engenheiro Mecânico.
Comissão Examinadora
Prof. Me. Cristiano Rafael Lopes.
Prof. Me. Felipe Tusset
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus por ter me concedido esta oportunidade, por ter me amparado nessa longa caminhada e por me abençoar com essa conquista.
A minha mãe e ao meu pai (em memória) por terem me apoiado e me incentivado a trilhar este caminho rumo ao título de Engenheiro Mecânico.
A minha irmã agradeço pela compressão nos momentos em que não pude ajuda-la nos períodos difíceis pelos quais passamos.
A meu filho Igor Gabriel por compreender minha ausência, pois se fez necessária em muitos momentos em que não pude brincar e participar do seu dia a dia.
A minha esposa Graciela agradeço pela compreensão nos períodos de ausência e pela paciência nos dias de correria, agradeço pelo grande incentivo no decorrer desta caminhada, principalmente quando desanimei. Obrigado por acreditar em mim e no meu potencial e por me amar acima de tudo, pois sempre soube que este era meu sonho e por isso sempre esteve ao meu lado para ao final comemorarmos juntos esta vitória.
A empresa Kepler Weber agradeço pela oportunidade de poder desenvolver e implantar este projeto, a meus colegas de trabalho agradeço pela parceria.
A todos os colegas e amigos que fiz nessa caminhada agradeço pelos bons momentos vividos, com certeza tivemos motivos para muitas risadas. Ao meu orientador professor Cristiano pelo tempo despendido para me auxiliar no decorrer do desenvolvimento deste trabalho.
A Unijuí e aos professores por terem contribuído para minha formação profissional.
A todos que de alguma forma me auxiliaram e fizeram parte desta trajetória, meu muito obrigado.
RESUMO
O presente trabalho tem como objetivo demonstrar o desenvolvimento de um sistema para movimentação de peças metálicas entre estações de trabalho, com capacidade para movimentar peças com massa de até 50 kg. Os norteadores que justificam este desenvolvimento são: custo que está ligado diretamente com o tempo necessário para executar a atividade de movimentação entre as etapas do processo; produtividade busca-se cada vez produzir mais com menos, menos espaço, menos mão de obra e menos movimentação e ergonomia que é muito importante em qualquer ambiente de trabalho pois deve ser realizado estudo da relação entre o homem e seu ambiente de trabalho. Desta forma desenvolveu-se o embasamento teórico obtido através de pesquisa, com objetivo de buscar conhecimento em soluções para o desenvolvimento do sistema de movimentação. Após esta etapa foram levantados os requisitos necessários em função dos modelos de peças e do layout da célula de produção. Para desenvolvimento da solução foi utilizada a ferramenta denominada Casa da Qualidade - QFD (Quality Function Deployment) onde são mapeados os atributos do consumidor e as características de engenharia para entender bem o problema e saber o que realmente é necessário. Com base nos dados da casa da qualidade montou-se 4 concepções de projeto e através da avaliação das concepções chegou –se na concepção que melhor satisfaz as necessidades. Concepção definida ocorreu o desenvolvimento e detalhamento do projeto com todas as informações necessárias. Todas as peças foram fabricadas para então realizar a instalação do novo sistema. Por fim foram realizados testes e evidenciada a funcionalidade do sistema de movimentação proposto.
ABSTRACT
The present work aims to demonstrate the development of a system for moving metal parts between workstations, with capacity to move parts with a mass of up to 50 kg. The guiding factors for this development are: cost that is directly linked to the time required to perform the activity of movement between the stages of the process; productivity is increasingly sought to produce more with less, less space, less manpower and less movement and ergonomics that is very important in any work environment because a study of the relationship between man and his work environment must be carried out. In this way the theoretical basis obtained through research was developed, aiming to seek knowledge in solutions for the development of the movement system. After this step, the necessary requirements were raised according to the part models and the layout of the production cell. To develop the solution was used the tool called QFD (Quality Function Deployment) where the attributes of the consumer and the engineering characteristics are mapped to understand the problem well and to know what is really needed. Based on the data of the quality house, 4 design concepts were assembled and through the evaluation of the conceptions we arrived at the design that best meets the needs. Defined design occurred the development and detailing of the project with all the necessary information. All parts were fabricated to carry out the installation of the new system. Finally, tests were performed and the functionality of the proposed drive system was evidenced.
LISTA DE FIGURAS
Figura 01 – Mesa de movimentação com rolos ... 19
Figura 02 – Esteira Transportadora com Roletes ... 20
Figura 03 – Ponte Rolante com viga fixada a estrutura do prédio ... 23
Figura 04 – Ilustração dos Elementos Principais de uma Ponte Rolante ... 24
Figura 05 – Ponte Rolante com Estrutura Principal Apoiada ... 26
Figura 06 – Ponte Rolante com Estrutura Principal Suspensa ... 26
Figura 07 – Ponte Rolante Univiga ... 27
Figura 08 – Ponte Rolante Dupla-Viga ... 27
Figura 09 – Ilustração dos sentidos de deslocamento de uma Ponte Rolante ... 28
Figura 10 – Guindaste Giratório ... 29
Figura 11 – Guindaste Giratório de Coluna ... 30
Figura 12 – Guindaste Giratório de Parede ... 31
Figura 13 – Exemplo de Modelo de Talha ... 32
Figura 14 – Ilustração de Controle de talhas Elétricas ... 33
Figura 15 – Talha Pneumática ... 34
Figura 16 – Talha elétrica de correia ... 35
Figura 17 – Talha elétrica de corrente ... 35
Figura 18 – Talha elétrica de cabo de aço ... 36
Figura 19 – Balancim pneumático rotativo ... 39
Figura 20 – Balancim pneumático horizontal... 39
Figura 21 – Balancim pneumático vertical ... 40
Figura 22 – Balancim pneumático duplo cabo ... 40
Figura 23 – Forma e Principais elementos da casa da Qualidade ... 43
Figura 24 – Layout da célula de produção com postos de trabalho ... 45
Figura 25 – Amortecedor Final ... 46
Figura 26 – Entrada Dupla em “Y” ... 47
Figura 27 – Entrada Dupla a 45º ... 47
Figura 28 – Gráfico com a relação entre a Demanda e a Massa das peças. ... 48
Figura 29 – Percurso das peças ... 49
Figura 30 – Casa da Qualidade para o Sistema de Movimentação ... 50
Figura 31 – Representação em Perspectiva Isométrica da Concepção 1 ... 51
Figura 33 – Representação em Perspectiva Isométrica da Concepção 3 ... 52
Figura 34 – Representação em Perspectiva Isométrica da Concepção 4 ... 53
Figura 35: Representação da Concepção 4 com estações de trabalho ... 56
Figura 36: Principais Componentes da Estrutura ... 57
Figura 37: Perspectiva Isométrica da Mão Francesa ... 57
Figura 38: Perspectiva Isométrica do Braço ... 58
Figura 39: Perspectiva Isométrica dos Trilhos ... 58
Figura 40: Perspectiva Isométrica do Pilar ... 59
Figura 41: Detalhe das Uniões Aparafusadas ... 59
Figura 42: Perspectiva Isométrica do Carro Troley manual ... 60
Figura 43: Perspectiva Isométrica do Articulação ... 60
Figura 44: Balancim Vertical ... 61
Figura 45: Válvula de comando ... 62
Figura 46: Tubos e viga “I”. ... 63
Figura 47: Eixo e Roda do Carro Troley Fabricados ... 63
Figura 48: Layout com posicionamento do Sistema de Movimentação ... 64
Figura 49: Sistema de Movimentação Instalado ... 64
Figura 50: Célula de produção instalada ... 65
Figura 51: Célula de produção instalada ... 65
Figura 52: Peças sobre carro no Box de entrada ... 66
Figura 53: Máquina de conformação por calandragem ... 66
Figura 54: Primeiro posto de ponteamento ... 67
Figura 55: Solda Final ... 67
Figura 56: Peça sobre o Carro de Movimentação no box de saída ... 68
Figura 57: Peça sendo içada pelo Balancim ... 68
Figura 58: Peça içada pelo Balancim ... 69
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Matriz de avaliação das Concepções ... 44 Tabela 2 – Lista de Peças ... 48 Tabela 3 – Avaliação das Concepções Segundo Características Desejáveis ... 54
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
NIOSH – National Institute for Occupational Safety and Health EUA – Estados Unidos da América
CAD – Desenho assistido por computador NX – Softwar CAD-3D
QFD – Casa da Qualidade
DXF - Drawing Exchange Format
ASTM – American Society for Testing and Materials DIN – Deutsches Institut für Normung
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 14 1.1 OBJETIVO GERAL ... 17 1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS ... 17 1.3 METODOLOGIA ... 18 2 EMBASAMENTO TEÓRICO ... 19 2.1 DEFINIÇÃO DE TERMOS ... 19
2.2 MOVIMENTAÇÃO POR ROLOS ... 19
2.2.1 Esteira Transportadora com Roletes ... 20
2.2.3 Principais vantagens ... 22
2.3 MOVIMENTAÇÃO POR PONTE ROLANTE ... 22
2.3.1 Componentes ... 24
2.3.1.1 Ponte ou viga principal ... 24
2.3.1.2 Cabeceiras ... 24 2.3.1.3 Viga de rolamento ... 25 2.3.1.4 Carro talha ... 25 2.3.1.5 Talha ... 25 2.3.1.6 Caminho de rolamento ... 25 2.3.2 Tipos de equipamento ... 25
2.3.2.1 Ponte rolante apoiada ... 26
2.3.2.2 Ponte rolante suspensa ... 26
2.3.3 Quantidade de vigas ... 27 2.3.3.1 Univiga ... 27 2.3.3.2 Dupla-viga ... 27 2.3.4 Operação ... 28 2.3.4.1 Deslocamento da ponte ... 28 2.3.4.2 Deslocamento do carro-talha ... 28 2.3.4.3 Deslocamento do Guincho ... 29 2.4 GUINDASTE GIRATÓRIO ... 29
2.4.1 Guindaste de coluna ... 30
2.4.2 Guindaste de parede ... 31
2.4.3 Vantagens de um guindaste giratório ... 31
2.5 TALHAS ... 31
2.5.1 Funcionamento ... 32
2.5.2 Tipos de talhas ... 34
2.5.2.1 Talhas pneumáticas ... 34
2.5.2.2 Talhas elétricas de correia ... 35
2.5.2.3 Talhas elétricas de corrente ... 35
2.5.2.4 Talhas elétricas de cabo de aço ... 36
2.6 BALANCINS PNEUMÁTICOS ... 37
2.6.1 Tipos de balancins pneumáticos ... 38
2.6.1.1 Balancim pneumático rotativo ... 38
2.6.1.2 Balancim horizontal ... 39
2.6.1.3 Balancim vertical ... 40
2.6.1.4 Balancim especial de duplo cabo ... 40
2.7 METODOLOGIA PARA DESENVOLVIMENTO DE PROJETO ... 41
2.7.1 Casa da Qualidade ... 41
2.7.1.1 Atributos do Consumidor (CA’s) ... 41
2.7.1.2 Características de Engenharia (EC’s) ... 41
2.7.1.3 Corpo da casa da qualidade ... 42
2.7.1.4 Telhado da casa da qualidade ... 42
2.7.1.5 Informações SuplementaresTelhado da casa da qualidade ... 42
2.7.2 Avaliação das Concepções ... 44
3 DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA ... 45
3.1 ANÁLISE DAS NECESSIDADES ... 45
3.2 REQUISITOS PARA O SISTEMA DE MOVIMENTAÇÃO ... 46
3.3 CASA DA QUALIDADE DO SISTEMA DE MOVIMENTAÇÃO ... 49
3.4 GERAÇÃO E DESCRIÇÃO DAS CONCEPÇÕES ... 50
3.4.1 Concepção 1 ... 50
3.4.3 Concepção 3 ... 52
3.4.4 Concepção 4 ... 53
3.5 AVALIAÇÃO DAS CONCEPÇÕES ... 54
4 PROJETO DA CONCEPÇÃO ESCOLHIDA ... 56
5 CONSTRUÇÃO E TESTES ... 63
6 CONCLUSÃO ... 70
ANEXO A – ESPECIFICAÇÕES DO ROLAMENTO 6202 ... 74
ANEXO B – LISTA DE PEÇAS DO BALANCIM PNEUMÁTICO ... 75
ANEXO C – VÁLVULA DE OPERAÇÃO DO BALANCIM ... 77
APÊNDICE A – PROJETO DETALHADO DOS PRINCIPAIS COMPONENTES ... 78
1 INTRODUÇÃO
O presente trabalho descreve o desenvolvimento de uma solução para realizar a movimentação de peças metálicas entre estações de trabalho em uma célula de produção continua em layout pré-definido.
A solução apresentada atende aos requisitos das peças fabricadas com baixo custo, alta produtividade e ergonomia.
Para o desenvolvimento desta solução, relatou-se a respeito do setor logístico, que vem se desenvolvendo e se destacando cada vez mais nas indústrias brasileiras. Em constante evolução a logística deixou de ser uma atividade de ações isoladas, passando a integrar diretamente toda a cadeia do setor industrial.
Atualmente a logística exerce funções importantes para o gerenciamento industrial através da integração da administração de materiais com a distribuição física, com objetivo principal de reduzir os custos e otimizar processos e operações, fatores chaves para o sucesso das empresas.
A missão desse esforço gerencial é estabelecer o nível de atividades logísticas necessárias para disponibilizar produtos e serviços no tempo certo, no local certo e nas condições e formas desejadas, da maneira mais lucrativa ou eficaz em termos de custos. (BALLOU, 2006, p. 9).
Na área logística existem diversos ramos que englobam vários tipos de equipamentos e sistemas que visam atender as áreas de movimentação, almoxarifado, planejamento logístico, planejamento da demanda, gestão de inventário, gestão de frota e manuseio de materiais.
Dentre estas áreas, a de movimentação se destaca já que nos processos industriais os gastos em movimentação têm grande impacto no custo total do produto, segundo Yaman (1999) os custos com movimentação variam entre 30% e 70% dos custos totais de produção.
Essa movimentação não é apenas a realizada para deslocar o material até o almoxarifado, fábrica ou box de carregamento que acontece através de algum meio de transporte como rebocador, caminhão, paleteira entre outros, mas também aquela que acontece no processo de fabricação em si, entre uma estação de trabalho e outra, onde o material é movimentado entre as etapas do processo até a operação final.
A movimentação que acontece entre as estações de trabalho é o foco deste estudo, ela pode ser executada de forma manual ou com sistemas como ponte rolante, guindaste giratório, talha elétrica, entre outros.
Por possuir uma parcela expressiva no custo do produto, é necessário desenvolver um sistema para movimentação eficiente, através de pesquisa e planejamento.
Nos processos industriais atualmente desenvolvidos pelas indústrias com o objetivo de fabricar um produto, na maioria das vezes é a peça ou material que se movimenta entre os postos de trabalho da fábrica por intermédio de equipamentos de movimentação corretamente selecionados.
Para o caso analisado ocorre o mesmo, pois a peça se movimenta do início do processo (box de entrada) passando pelas estações de trabalho até o final do processo da célula de produção (box de saída).
Como solução para realizar a transferência das peças entre os postos de trabalho na célula de produção, tem-se algumas opções, dentre elas a movimentação por rolos, movimentação manual, pórtico com talha e ponte rolante.
O manuseio de materiais engloba todo tipo de movimentação e distribuição física de material na indústria. Essas operações de movimentação acontecem através de meios e métodos que juntos criam processos que possibilitam movimentar o material ou produto final para o lugar certo de acordo com a sequência definida dentro de um layout de processo, (TECLOG LOGÍSTICA, 2018).
Para a definição de um sistema de transferência adequado, é importante um levantamento de dados com o mapeamento completo de informações que permitam definir parâmetros que servirão de subsídio para definição dos recursos.
Entre estes parâmetros está o estudo de tempos e movimentos com a finalidade de mapear o tempo do operador e de máquina, que é compreendido como o tempo de movimento físico de itens ou materiais de uma operação a outra, tempo de deslocamento dos operadores e o tempo de máquina. Com esse mapeamento é possível fazer um balanceamento de processo e determinar um meio de movimentação com alta produtividade, (TECLOG LOGÍSTICA, 2018).
Segundo Teclog Logística (2018), sempre visto pelas suas vantagens, um sistema de movimentação de materiais eficaz traz vários benefícios para o processo e consequentemente para a empresa, como redução dos custos, aumento da capacidade produtiva e melhor condição ergonômica ao colaborador. Estes três fatores foram os norteadores que justificam o desenvolvimento desta pesquisa.
Custos – Está ligado diretamente com o tempo necessário para executar a atividade de movimentação entre as etapas do processo.
Fatores como caminho de deslocamento que exigem que os colaboradores deem muitos passos desnecessários, várias vezes, chegando a andar quilômetros num dia e o compartilhamento de recursos afetam muito o tempo no processo atual.
Esse excesso de movimentação é decorrente de falhas no layout e obstáculos que fazem com que o colaborador se desloque por outro caminho para realizar a movimentação.
Produtividade – A busca por alta produtividade está sendo constantemente explorado pelas empresas, por isso todos os esforços estão voltados para garantir a eficiência dos processos, ou seja, busca-se cada vez produzir mais com menos: menos espaço, menos mão de obra e menos movimentação.
Com uma estratégia de movimentação bem alinhada que atenda aos requisitos pré-definidos e que permita realizar a movimentação das peças conforme desejado, pretende-se otimizar o layout.
Para isso deve-se reduzir ao máximo as distâncias entre uma estação de trabalho e outra através do mapeamento de processo, o que irá possibilitar uma produção contínua com o aumento da intensidade do fluxo de processo e a redução do lead time (período entre o início de uma atividade, produtiva ou não, e o seu término).
Ergonomia – É o estudo da relação entre o homem e seu ambiente laboral, o ambiente laboral tem definição ampla neste contexto, pois abrange não apenas máquinas e equipamentos, mas sim toda condição em que ocorre o relacionamento entre o homem e o trabalho durante a transformação de materiais, (ITIRO IIDA, 1990).
A Norma Regulamentadora NR17- Ergonomia, estabelece parâmetros para adaptação das condições de trabalho de acordo com cada trabalhador.
Segundo Itiro Iida (1990), as atividades que envolvem manuseio de cargas sem levar em consideração as limitações individuais de cada indivíduo, tem sido uma das mais frequentes causas de traumas em trabalhadores.
Essa condição de trabalho esporádico ou repetitiva pode trazer sérios riscos ergonômicos a sua saúde, provocando lesões no sistema musculoesquelético, principalmente quando exercidas de maneira incorreta.
Podem surgir dores na coluna, nos ombros, nos pulsos, nos braços e na região lombar e estes riscos ergonômicos trazem prejuízos à saúde do colaborador e consequentemente comprometem seu desempenho.
Segundo Moura (1978 apud MELO, 2003 p. 8) “[...] No trabalho frequente com cargas excessivas, principalmente quando é iniciado com pouca idade, a tensão e esforço constante em músculos, ligamentos, articulações, e ossos podem causar deformações, tais como, escolioses e cifosis vertebrais, deformação do arco do pé e um estado inflamatório e doloroso dos músculos e bolsas articulares, tais como miositis e bursites”.
Por isso é fundamental e determinante levar em consideração a ergonomia para a definição de um método para movimentação de peças, pois conforme estabelecido pelo National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH), Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional, que é uma agência federal dos Estados Unidos da América (EUA), responsável pela realização de pesquisas que dão subsídio a produção de recomendações quanto à prevenção de lesões e doenças relacionadas com o trabalho, nas melhores condições o colaborador não deve movimentar ou transportar de forma manual uma massa superior a 23 kg (NIOSH, 1994).
Desta forma deve-se adotar para o desenvolvimento deste projeto a ergonomia de concepção, que é a realizada na fase inicial do projeto, (ITIRO IIDA, 1990).
1.1 OBJETIVO GERAL
O objetivo geral é desenvolver um sistema para realizar a movimentação de peças metálicas entre estações de trabalho em uma célula de produção contínua, com capacidade para movimentar uma massa de 50 kg.
1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
Os objetivos específicos para o desenvolvimento do sistema de movimentação são:
Realizar revisão bibliográfica; Realizar o levantamento de dados; Desenvolver o projeto;
Detalhar o projeto; Construir o protótipo; Realizar testes.
1.3 METODOLOGIA
O desenvolvimento deste projeto de conclusão de curso utilizou metodologias de projeto propostas por Back (2008) e Valdiero (2008).
Neste contexto foram definidas algumas etapas visando chegar a uma solução, conforme segue:
Identificação do problema e verificação dos equipamentos disponíveis para realizar a movimentação das peças;
Revisão bibliográfica envolvendo os conceitos da área de logística, que engloba a área de movimentação de materiais, um estudo referente a modelos de equipamentos que podem ser adotados para realizar a movimentação de forma segura e que atenda o processo quanto a produtividade que serão necessários para o desenvolvimento do projeto e construção do mesmo;
Projeto conceitual, preliminar e detalhado projeto do sistema de movimentação, detalhamento dos componentes, especificação dos componentes, o projeto e detalhamento dos componentes serão desenvolvidos utilizando o software de CAD NX8. Todos os requisitos foram observados para que os componentes constituam um equipamento que possa realizar a movimentação das peças;
Construção protótipo: fabricação dos componentes de acordo com as especificações do projeto;
Operação e testes: o sistema de movimentação foi colocado em teste de forma que os operadores possam realizar a movimentação das peças entre as estações de trabalho.
2 EMBASAMENTO TEÓRICO
Neste capítulo, é apresentado o embasamento teórico obtido a partir de pesquisa, com a finalidade de buscar conhecimento para apresentar uma resposta adequada referente aos modelos de equipamentos para levantamento e movimentação de cargas entre estações de trabalho, os quais fazem parte do tema deste trabalho de pesquisa.
2.1 DEFINIÇÃO DE TERMOS
Movimentação por rolos, ponte rolante, guindaste giratório, talhas e balancim pneumático.
2.2 MOVIMENTAÇÃO POR ROLOS
A movimentação por rolos acontece quando o material é colocado sobre os mesmos, os rolos são tracionados e mantêm uma certa rotação em torno do seu eixo, deslocando desta forma o material de acordo com o seu sentido de giro. A Figura 01 ilustra uma mesa de movimentação onde podemos identificar vários rolos fixos a uma estrutura, com sistema de tração, (DIRECT INDUSTRY, 2018).
Figura 01 – Mesa de movimentação com rolos
2.2.1 Esteira Transportadora com Roletes
É um equipamento amplamente utilizado para realizar a movimentação de materiais, através do movimento de roletes. Segundo Fabrimetal (2018), atualmente é a melhor opção para se obter maior velocidade no transporte de materiais, alta flexibilidade e aumento de produtividade, conforme a Figura 02.
Figura 02 – Esteira Transportadora com Roletes
Fonte: Fabrimetal (2018).
As transportadoras de cargas por roletes podem ser adaptadas ao layout de qualquer empresa, o transporte é feito de forma horizontal e pode ser usada para todas as aplicações de movimentação de carga dentro da produção e ainda tem a facilidade de trabalhar em linha e transferir materiais de um lugar para outro, de um lado para outro, de forma segura e rápida.
Pode ser utilizado no transporte de curta ou longa distância dos mais variados tipos de materiais como; peças de metal, madeira, plástico, caixas, paletes entre outros. Com a facilidade e sem esforço atendendo as necessidades do processo, resolvendo os problemas de movimentação (FABRIMETAL, 2018).
A esteira pode realizar a movimentação de cargas leves ou pesadas, possui rolo para apoio e para transporte. Além disso, pode ter o pé com altura desejada, um conjunto de roletes bem dimensionado possibilita a utilização deste sistema para
várias necessidades da indústria.
Existem dois tipos de transportador de roletes; não motorizado que se utiliza da ação da gravidade para gerar movimento e motorizado que pode ser acionado de três maneiras possíveis:
Por meio de um eixo de transmissão; Por meio de correia;
Por meio de rolos motorizados.
Ambos amplamente empregados nas linhas de produção e são igualmente eficazes, a principal vantagem do transportador de rolos motorizado em relação ao outro modelo é o controle de força e de velocidade. Isso é relevante, por exemplo, quando a utilização do equipamento é voltada para o acúmulo dos produtos. Poder controlar a velocidade e a força indica menores riscos de atrito ou um atrito sem danos. No entanto, os dois modelos são largamente utilizados, variando conforme a necessidade, a finalidade e o tipo de carga a ser transportada, (FABRIMETAL, 2018). A Tecway Sistemas (2018), fabricante de esteiras apresenta como característica principal a resposta positiva que a esteira transportadora de roletes oferece para quem investe em seu trabalho aparece já no primeiro momento em que o sistema é colocado em funcionamento. Isso porque a esteira possui diferentes velocidades que podem ser ajustadas de acordo com o tamanho da produção existente, além de sua estrutura possuir alta resistência, mesmo estando em constante funcionamento.
2.2.2 Aplicações para as esteiras
De acordo com Tecway Sistemas (2018), as transportadoras de cargas movidas por roletes são desenvolvidas para solucionar o problema de deslocamento de peças ou materiais, feitos em diferentes distâncias dentro das empresas, podem ser usadas para:
Agrupar a movimentação de equipamentos e peças dentro do parque fabril; Transferir materiais entre máquinas ou áreas da empresa;
Inspeção e preparação de lotes;
Expedição de materiais em curtos e longos caminhos;
Trabalhar em linha e transferir materiais de um lugar para outro e de um lado para outro entre os postos de trabalho;
Transportar cargas leves e pesadas.
2.2.3 Principais vantagens
Modernização, para quem quer sair na frente da concorrência precisa investir fortemente em equipamentos que tragam uma resposta positiva em curto prazo.
Para esse objetivo em especial, conte com a esteira transportadora de roletes da Tecway, que oferece toda a tecnologia necessária a seus clientes de modo que os mesmos alcancem seus objetivos em um curto prazo de tempo (TECWAY SISTEMAS, 2018).
Economia, quando o cliente tem receio em realizar o investimento nos equipamentos de sua empresa, a Tecway mostra em seu catálogo de ofertas os equipamentos promocionais e as vantagens que eles oferecem com relação ao custo benefício e as facilidades quanto as funções técnicas. Questões relacionadas a economia de luz, tempo, mão de obra e capital, saem na frente quando colocadas na ponta do lápis.
Ótimo desempenho, o desempenho que a esteira transportadora de roletes oferece não se limita apenas ao trabalho rápido e mecânico, mas abrange, também, questões como a vida útil do produto que superam todas as expectativas iniciais e a segurança oferecida por ele, que engloba as questões de segurança de quem irá utilizar a esteira e do produto que passará por ela.
2.3 MOVIMENTAÇÃO POR PONTE ROLANTE
As pontes rolantes são equipamentos utilizados no içamento e movimentação de cargas, acopladas sobre dois trilhos paralelos, tem movimentação aérea, podem ser móveis ou fixas, com o propósito de manipular objetos grandes e pesados, e que não podem ser movidos de forma manual (MECÂNICA INDUSTRIAL, 2018).
Amplamente empregadas nas indústrias do setor metal mecânico e siderúrgicas, nestes setores geralmente são instaladas muitas pontes rolantes para lidar com todo o processo de fabricação do aço, também utilizados em quase todos os portos de todo o mundo, para trazer objetos de dentro dos navios para fora, ou para
movimentações na região portuária. Apesar do custo para aquisição de uma ponte ser alto, a relação custo benefício pode ser vantajosa e justifique o alto investimento, tendo em vista a mobilidade de uma ponte rolante e capacidade de movimentação de grandes volumes de materiais (MECÂNICA INDUSTRIAL, 2018).
A construção de uma ponte depende de uma viga onde são instalados os trilhos, que está permanentemente fixada a uma estrutura de suporte, na grande maioria dos casos a viga é fixada ao pé direito da estrutura do prédio ou pavilhão onde a ponte rolante será instalada, conforme a Figura 03.
Figura 03 – Ponte Rolante com viga fixada a estrutura do prédio
Fonte: Mecânica Industrial (2018).
O mecanismo que realiza o içamento é montado em um carro que corre ao longo do eixo transversal, normalmente nas pontes rolantes os içamentos são realizados através de cabos de aço, desta forma os objetos podem ser movidos em múltiplas direções.
A capacidade de carga pode variar de 0,5 a 300 t, de forma geral, as pontes rolantes pequenas têm uma potência de carga de até 3 t e as pontes rolantes grandes podem chegar até 120 t, podem ser instaladas em pequenos vãos de aproximadamente 6 m, ou em instalações industriais maiores com vãos grandes que chegam a 30 m.
2.3.1 Componentes
Segundo Corsini (2014), as pontes rolantes são formadas pelos seguintes elementos principais, ponte ou viga principal, cabeceiras, viga de rolamento, carro talha, talha e caminho de rolamento, conforme a Figura 04.
Figura 04 – Ilustração dos Elementos Principais de uma Ponte Rolante
Fonte: Corsini (2014).
2.3.1.1 Ponte ou viga principal
Conforme detalhe 1.1 da Figura 04, é a estrutura base do equipamento, que realiza o movimento de translação da ponte e cobre todo o vão de trabalho, suporta a maior parte dos demais componentes do equipamento. Pode ter uma única viga (univiga), conforme detalhe “c” da Figura 04, ou duas (biviga) conforme detalhe “d” da Figura 05, (CORSINI, 2014).
2.3.1.2 Cabeceiras
Conforme detalhe 1.2 da Figura 04, as cabeceiras estão localizadas nas extremidades da viga principal. Nelas estão fixadas as rodas que permitem o movimento de translação da ponte rolante. Estas rodas se movem sobre os trilhos que compõem o caminho de rolamento.
2.3.1.3 Viga de rolamento
Conforme detalhe 1.3 da Figura 04, a viga de rolamento faz a escora dos trilhos sobre os quais as cabeceiras da ponte se deslocam. Normalmente, as vigas de rolamento são instaladas na estrutura da edificação em que a ponte rolante opera.
2.3.1.4 Carro talha
Conforme detalhe 1.4 da Figura 04, o carro talha se movimenta sobre as vigas principais da ponte, ele abriga os mecanismos do sistema de elevação (talha). Por isso, o carro é responsável pelo deslocamento transversal e vertical da carga.
2.3.1.5 Talha
Conforme detalhe 1.5 da Figura 04, acoplada ao carro da ponte, a talha é responsável pelo movimento de elevação da carga. Geralmente, ela utiliza um cabo de aço para levantar um bloco de gancho e motor elétrico e outros dispositivos como freio eletromagnético.
2.3.1.6 Caminho de rolamento
Conforme detalhe 1.6 da Figura 04, trata-se de um par de trilhos fixados nas vigas de rolamento, esses trilhos tem a função de dar apoio para a ponte rolante e servem como caminho para o deslocamento longitudinal da mesma.
Devem ser construídos de forma correta sem desalinhamentos, evitando assim desgastes prematuros das rodas da ponte rolante.
2.3.2 Tipos de equipamento
Os tipos mais comuns de ponte rolante são definidos de acordo com a forma de apoio da estrutura principal, a mesma apresenta-se em dois formatos, apoiada sobre trilhos onde a ponte percorre o topo das vigas ou suspensa quando a ponte rolante percorre o fundo da viga.
Também pode ser definido de acordo com a quantidade de vigas (uma ou duas), as tipologias podem combinar entre si, (ECIRIEX ABUS, 2018).
2.3.2.1 Ponte rolante apoiada
A viga da ponte rolante apoiada corre por cima dos trilhos do caminho de rolamento, os quais são sustentados pelas colunas de concreto ou de aço da edificação, conforme a Figura 05.
Figura 05 – Ponte Rolante com Estrutura Principal Apoiada
Fonte: Eciriex Abus (2018).
2.3.2.2 Ponte rolante suspensa
As cabeceiras estão localizadas nas extremidades da viga principal, nelas estão fixadas as rodas que permitem o movimento de translação da ponte rolante. Estas rodas se movem sobre os trilhos que compõem o caminho de rolamento, de acordo com a Figura 06.
Figura 06 – Ponte Rolante com Estrutura Principal Suspensa
2.3.3 Quantidade de vigas 2.3.3.1 Univiga
A ponte rolante univiga (ou monoviga) ilustrada na Figura 07, conta com uma única viga na cobertura de seu vão no sentido transversal, possibilita o fluxo otimizado de materiais, inclusive em condições prediais desfavoráveis e em locais onde haja pouco espaço disponível.
Figura 07 – Ponte Rolante Univiga
Fonte: Eciriex Abus (2018).
2.3.3.2 Dupla-viga
A ponte dupla-viga (ou biviga), Figura 08 é formada por duas vigas paralelas que cobrem o vão de trabalho, onde o carro é apoiado e se move sobre as duas vigas, nesta configuração o aproveitamento da altura é maior, pois o gancho de carga pode ser içado entre as duas vigas principais, além disso se compararmos com as pontes do tipo univiga, podem ter maior capacidade de carga e possibilita velocidades de translação mais rápidas (ECIRIEX ABUS, 2018).
Figura 08 – Ponte Rolante Dupla-Viga
2.3.4 Operação
Nas pontes rolantes os movimentos longitudinal, transversal e vertical são garantidos por motores elétricos, esses movimentos podem ser comandados por controle remoto via radiofrequência, por um operador na cabine ou no chão de fábrica, ou por botoeira pendente (painel com botões). Embora mais comum, a botoeira pode aumentar o risco da operação devido à proximidade do operador com a carga movimentada, além de diminuir a produtividade.
2.3.4.1 Deslocamento da ponte
O deslocamento da viga principal acontece no seu sentido longitudinal em toda a extensão dos trilhos, detalhe “3.1” da Figura 09. Tanto para a direita como para a esquerda, as velocidades longitudinais de deslocamento podem variar de 1 m/min a 60 m/min, acordo com o modelo da ponte, (CORSINI, 2014).
Figura 09 – Ilustração dos sentidos de deslocamento de uma Ponte Rolante
Fonte: Corsini (2014).
2.3.4.2 Deslocamento do carro-talha
O movimento transversal é feito graças à movimentação do carro-talha, o carro pode ser instalado sobre a ponte rolante ou embaixo da ponte rolante, o detalhe “3.2” da Figura 09 ilustra exemplo de carro sobre a ponte.
2.3.4.3 Deslocamento do Guincho
Conforme detalhe “3.3” da Figura 09, o guincho está anexado ao carro-talha, que possui mecanismos para suspender verticalmente as cargas, essa suspensão é feita do nível do chão até a altura da viga principal. O deslocamento vertical de subida acontece através do enrolamento e o de descida através do desenrolamento do cabo de aço ou corrente ao qual está preso o gancho.
2.4 GUINDASTE GIRATÓRIO
Todo deslocamento de cargas relativamente leves de forma manual é um processo lento, e exige um esforço em termos de ergonomia dos colaboradores, segundo a Demag (2018), os guindastes giratórios quando instalados diretamente no local de trabalho podem solucionar este problema, conforme Figura 10. Pois estes equipamentos permitem elevar e transportar todo o tipo de peças com rapidez e facilidade, e depositá-las com precisão e suavidade no local desejado.
Por possuírem manuseio fácil e seguro, elevada comodidade de manobra, grande segurança de funcionamento e montagem simples são amplamente utilizados pela indústria.
Figura 10 – Guindaste Giratório
Os guindastes giratórios possuem ângulos de giro de 180°, 270° ou 360° graus, variando conforme o modelo, ideais para a movimentação de cargas nos postos de trabalho.
Com a sua utilização, as pontes rolantes principais ficam liberadas para transportar cargas em outras áreas da fábrica, otimizando a logística interna.
A utilização de guindaste possibilita movimentar a carga em qualquer direção, facilitando assim o encaixe e colocação do material no local desejado, a capacidade de elevação de carga varia entre 0,25 toneladas até 5 toneladas (DEMAG, 2018).
A instalação e uso do guindaste diretamente no posto de trabalho reduz significativamente a necessidade de mão de obra humana, gerando assim uma melhor condição ergonômica para os funcionários, pois estes não precisam mais fazer esforços excessivos durante a realização das atividades.
O giro do braço do guindaste pode ser, tanto manual quanto elétrico, dependendo da capacidade de carga e do alcance da lança, assim como a translação da talha de corrente ou de cabo de aço, que pode ser manual ou elétrica de acordo com a necessidade do cliente.
Atualmente em termos de modo de fixação existem dois modelos de guindastes, o de coluna e o de parede, por esta razão são tipos de guindastes diferentes.
2.4.1 Guindaste de coluna
O guindaste do tipo coluna é fixado ao chão e utiliza de uma resistente coluna de metal para se manter equilibrado. É utilizado em locais onde não possui paredes por perto, ou que esta não suportaria a elevada carga, de acordo com a Figura 11.
Figura 11 – Guindaste Giratório de Coluna
2.4.2 Guindaste de parede
Como o próprio nome diz, este modelo é fixado na parede, está exerce o papel de equilibrar e sustentar todo o peso carregado pelo guindaste. Porém é importante salientar que para fazer a instalação deste modelo, antes é preciso fazer um estudo com engenheiros especializados, para averiguar se é mesmo seguro sua instalação, (DEMAG, 2018). A Figura 12 ilustra um exemplo de guindaste de parede.
Figura 12 – Guindaste Giratório de Parede
Fonte:Demag (2018).
2.4.3 Vantagens de um guindaste giratório Facilidade de utilização;
Segurança para a movimentação e elevação das cargas; Suporta de 0,25 toneladas até 15 toneladas;
Pode realizar um giro de 0° até 360° graus; Ótimo custo benefício;
São compactos; Fácil instalação. 2.5 TALHAS
Segundo Metálica (2018), a talha conforme a Figura 13, é um equipamento que transforma força elétrica, pneumática ou humana em movimentos verticais para levantar, abaixar e até mesmo mover objetos pesados ou de difícil manejo e locomoção. Para mover um objeto a talha deve estar acoplada a um trole.
Figura 13 – Exemplo de Modelo de Talha
Fonte: Metálica (2018).
Sua principal característica em termos de ergonomia é evitar possíveis lesões em qualquer pessoa que necessite levantar algum tipo de material ou objeto pesado. Em situações em que o objeto é simplesmente pesado demais para ser levantado por um ser humano, conforme normas de segurança e ergonomia, a talha é uma ótima solução, por isso são encontradas em várias áreas de trabalho como indústrias metal mecânicas, construção civil, armazéns, oficinas, garagens de manutenção de automóveis, estaleiros e embarcações de grande porte entre outros, onde são exigidos equipamentos de absoluta segurança, garantia e eficiência, (METÁLICA, 2018).
Os principais componentes de uma talha elétrica são: gancho, moitão, cabos de aço, tambor, guia de cabo, fim de curso, moto redutor, painel de comando e botoeira de acionamento/controle remoto.
Há várias razões para usar uma talha elétrica, a principal é a segurança, pois esse equipamento pode reduzir extremamente o risco de lesões, devido ao fato de que é talha que leva todo o peso, e não o indivíduo. São notórios os problemas de segurança do trabalho decorrentes da elevação ou movimentação de objetos pesados ou até leves.
2.5.1 Funcionamento
Normalmente é acoplada a um troler que está incorporado a viga de aço e a viga ancorada a uma estrutura sólida de suporte de carga, como um pórtico móvel,
pórtico fixo ou guindaste de lança, em alguns casos quando não requer movimento de translação é acoplada diretamente a um gancho robusto preso a uma estrutura.
Após instalada, a talha pode ser manuseada através do seu controle, ilustrado
na Figura 14, que contem botões que acionam deslocamentos verticais da talha e deslocamento de translação através do trole.
Para carregar um objeto basta acionar para o gancho descer até o objeto, içá-lo com auxílio de uma corrente ou cinta ou diretamente a um olhal acoplado ao objeto e acionar para subida lentamente até que a carga fique em seu centro de gravidade, ou seja, em equilíbrio. Após isso, a carga pode ser manuseada com segurança até o local desejado, (METÁLICA, 2018).
Figura 14 – Ilustração de Controle de talhas Elétricas
Fonte: Metálica (2018).
Para evitar o deslizamento de carga e sobrecarga, a maioria das talhas elétricas é equipada com algum tipo de mecanismo de segurança garantindo assim a integridade do operador e a conservação do material a ser manuseado.
Geralmente nas talhas este mecanismo é um sistema de embreagem, o que permite que a talha entre em um torque programado que impede qualquer sobrecarga. As talhas possuem também um sistema de freio que garante que a carga não desça com a talha em movimento, exceto se o operador acionar o sistema, e as mais modernas têm interruptores de segurança que interrompem automaticamente a energia se houver algum problema com o sistema, (METÁLICA, 2018).
2.5.2 Tipos de talhas 2.5.2.1 Talhas pneumáticas
Segundo portal Tudo Sobre Pontes Rolantes (2018), as talhas pneumáticas são ideais para aplicações onde a talha elétrica não é recomendada.
O principal aspecto é quanto a classificação do uso dos motores elétricos, pois na talha elétrica o motor é dimensionado dentro de uma razão de uso que é a quantidade de vezes que é utilizado ou acionado, versus tempo em uso (minutos operando) versus tempo em descanso (sem operar), sendo que este último é o tempo fora de operação para resfriar os motores.
Para exemplificar, vamos imaginar uma aplicação que requer o uso contínuo de uma talha com capacidade de 1,0 t, o motor elétrico precisaria ser dimensionado para uma capacidade de 15 a 20 t, portanto nessa lógica a talha elétrica seria inviável. Por isso para aplicações contínuas e partidas ilimitadas, as talhas pneumáticas são recomendadas, pois não requer parcela de tempo para descanso.
Por ser um sistema alimentado por ar comprimido, há menos atritos e consequentemente, maior durabilidade e menor manutenção, além de operação mais silenciosa.
As talhas pneumáticas são comandadas por um manete bidirecional, através do qual o operador escolhe qual câmara será preenchida com o ar comprimido, de forma que um êmbolo se reposiciona dentro do sistema e aciona o movimento vertical na direção desejada. Fabricadas para menores capacidades (até 5 t), em alguns casos podem chegar até a 10 t, não precisam de eletricidade para funcionar, conforme Figura 15.
Figura 15 – Talha Pneumática
2.5.2.2 Talhas elétricas de correia
São projetadas para ambientes em que há necessidade de se eliminar o risco de qualquer tipo de contaminação, como por exemplo, alimentício, agricultura, indústrias químicas.
Normalmente de baixas capacidades, as talhas elétricas de correia são projetadas para capacidades de 3 a 5 t. Alguns modelos de correias podem ser imersos em água fervente, ácidos e solventes, sem que haja risco para o material, (TUDO SOBRE PONTES ROLANTES, 2018). A Figura 16 ilustra um modelo de talha elétrica de correia.
Figura 16 – Talha elétrica de correia
Fonte: Tudo sobre pontes rolantes (2018).
2.5.2.3 Talhas elétricas de corrente
Possuem custo inferior às talhas de cabo de aço, ideais para uso em monovias, guindastes giratórios, pequenas pontes rolantes, de até 5 t, podendo ser fixadas através de gancho ou fornecidas com trolleys manuais, mecanizados ou elétricos, conforme a Figura 17.
Figura 17 – Talha elétrica de corrente
São acionadas por um moto redutor que ativa uma roda dentada projetada especialmente para a referida corrente, podendo ser fornecida com uma ou duas velocidades de içamento, com inversores de frequência na elevação e no trolley, quando elétrico.
São indicadas para indústria eólica somente se atingir grandes velocidades de içamento, já que os motores sofrem muito com a altura de operação. No entanto, nesta aplicação a descida e subida é de pequenos equipamentos e ferramentas, exigindo pouco no aspecto da potência/capacidade. O comprimento e consequentemente o peso da corrente estão diretamente relacionados com a potência necessária nos motores, por isso para ponte rolante o indicado é o uso de talha de cabo de aço em função da altura útil do gancho, (TUDO SOBRE PONTES ROLANTES, 2018).
Em termos de segurança, as talhas de corrente são tão seguras quanto as de cabo de aço, porém as de corrente geram mais ruídos, maior desgaste do elemento (corrente x cabo) e tem menor classificação do uso.
2.5.2.4 Talhas elétricas de cabo de aço
Atualmente as mais utilizadas pela indústria, as talhas de cabo de aço são dotadas de motores, redutores e tambores com ranhuras para enrolamento do cabo de aço com guias de cabo plásticas ou de aço. Quando necessário o içamento controlado sem descolamento horizontal, as talhas podem ter dois cabos com entrelaçamento invertido enrolando no tambor com ranhuras em sentidos opostos, (TUDO SOBRE PONTES ROLANTES, 2018). A Figura 18 ilustra um modelo de talha elétrica de cabo de aço.
Figura 18 – Talha elétrica de cabo de aço
Podem ser fornecidas com trolley para montar em pontes monoviga, ou trolley para dupla viga, sendo esta última a melhor alternativa para um bom aproveitamento da altura disponível e consequentemente, altura útil de gancho.
Existem diferentes combinações de componentes padronizados o que pode levar uma talha de cabo de aço a içar até 250 t, quanto mais capacidade, maior o número de tramos, motores, dimensionamento da carcaça do conjunto e portanto, teremos menor velocidade e menor classificação do uso.
Em aplicações com capacidades de até 2.000 t o conceito de cabo de aço permanece, acima disso o mercado recomenda carros guinchos ou salas de máquina. As talhas de até 250 t podem ser adquiridas com muitos opcionais, dentre eles, controle de cabo frouxo, sistema anti-balanço, inversores na elevação, duplo freio, freio no tambor, medição da carga pelo estiramento do cabo de aço (strain gauge) tipo da seção do cabo de aço, quantidade de cabos, entre outros aspectos a serem definidos pelo fornecedor, (TUDO SOBRE PONTES ROLANTES, 2018).
2.6 BALANCINS PNEUMÁTICOS
São equipamentos utilizados nas indústrias de um modo geral para auxiliar os operadores no levantamento de carga, garantindo a segurança e a ergonomia. Atende à pequenas capacidades se comparados com outros dispositivos, como talha por exemplo. Os balancins pneumáticos representam o que há de melhor e mais eficiente dentro do ramo de levantamento de cargas em “peso zero”; o peso Zero permite a elevação e movimentação de materiais sem esforço físico, (SEMAN, 2018).
Seu sistema pneumático garante grande durabilidade, sustentação, versatilidade e segurança, permite o posicionamento preciso da carga com um esforço mínimo do operador de modo que é ergonomicamente confortável e com peso reduzido.
Por serem aplicados para elevar qualquer tipo de carga, de acordo com suas especificações, não excedendo os coeficientes de segurança, servindo de peça fundamental para que os operadores possam exercer suas funções normalmente de maneira segura e confortável.
Características técnicas dos balancins:
Capacidades de até 220 kg; Curso máximo 2000 mm;
Sistema pneumático: durabilidade, versatilidade, sustentação e segurança; Posicionamento preciso da carga para maior economia;
Manuseio confortável; Esforço mínimo;
Produtividade incrementada; Custo operacional reduzido; Formato compacto;
Baixo peso;
Instalação simples e rápida.
2.6.1 Tipos de balancins pneumáticos
Os balancins pneumáticos são classificados de acordo com a forma construtiva, sendo eles:
Balancim pneumático rotativo; Balancim pneumático horizontal; Balancim pneumático vertical;
Balancim pneumático especial duplo cabo.
2.6.1.1 Balancim pneumático rotativo
Conforme SEMAN (2018), é constituído por um tambor de enrolamento do cabo que é acionado por ar comprimido, o ar comprimido alimenta o cilindro. Durante a elevação da carga o êmbolo deste cilindro é movimentado de modo a acionar o tambor através de fuso de esferas circulantes, levantando a carga em seguida.
Para abaixar a carga o operador deve descarregar o ar através do comando do sistema, aliviando a pressão no êmbolo e fazendo com que o tambor gire no sentido contrário.
Como o ar é regulável de acordo com o comando do operador, pode-se executar várias funções de manuseio de carga sem nenhum esforço, parecendo que
o peso manipulado está isento de gravidade, (SEMAN, 2018). A Figura 19 ilustra o balancim pneumático rotativo.
Figura 19 – Balancim pneumático rotativo
Fonte: Seman (2018).
2.6.1.2 Balancim horizontal
O balancim horizontal possui uma haste flexível acionada pelo ar comprimido. Durante a elevação, o êmbolo se movimenta e traciona o cabo, levantando a carga. Para baixar a carga, o ar deve ser descarregado de maneira semelhante ao rotativo, porém aliviando a tensão no cabo e permitindo a descida das peças de maneira controlada. A Figura 20 ilustra o balancim pneumático horizontal.
Figura 20 – Balancim pneumático horizontal
2.6.1.3 Balancim vertical
Seu funcionamento é muito semelhante ao horizontal, a diferença se dá basicamente no seu formato construtivo, uma vez que um possui seu eixo principal horizontal e outro na vertical, conforme a Figura 21, (SEMAN, 2018).
Figura 21 – Balancim pneumático vertical
Fonte: Seman (2018).
2.6.1.4 Balancim especial de duplo cabo
Deriva do balancim pneumático horizontal sendo dotado de estruturas de polias e cabos de aço com dois ganchos instalados em dois pontos distintos, de acordo com a Figura 22. Sua vantagem se dá na elevação de peças extensas onde é necessário garantir o equilíbrio em mais de um ponto para elevação, mantendo assim o equilíbrio destas peças, (SEMAN, 2018).
Figura 22 – Balancim pneumático duplo cabo
2.7 METODOLOGIA PARA DESENVOLVIMENTO DE PROJETO
Neste capítulo serão apresentadas duas ferramentas para desenvolvimento de projeto, a Casa da Qualidade e Avaliação das Concepções.
2.7.1 Casa da Qualidade
A Casa da Qualidade é uma ferramenta que foi desenvolvida pelo japonês Yoji Akao em meados dos anos 60, nessa época as indústrias japonesas mudaram a forma de produção pós-guerra no desenvolvimento de produtos, através da imitação e da cópia, e avançaram para o desenvolvimento de produtos baseados na originalidade, a Casa da Qualidade surge com um foco no controle da qualidade dos projetos (KITEMES, 2018).
Esse método é conhecido como QFD (Quality Function Deployment), fundamentado com o propósito de que os projetos devem ser desenvolvidos para atender os desejos, gostos e expectativas do consumidor. A voz do consumidor deve ser considerada no processo de desenvolvimento do produto, (BACK, 2008).
2.7.1.1 Atributos do Consumidor (CA’s)
Obtidos através de entrevistas com os consumidores, os atributos do consumidor (CA’s) são transformados ou traduzidos para uma linguagem mais compacta e apropriada ao entendimento da equipe de desenvolvimento. Nesta etapa basicamente os desejos do consumidor são traduzidos em atributos de qualidade para o produto, (BACK, 2008).
O peso relativo entre os atributos do consumidor deve ser colocado em uma coluna adjacente ao corpo da casa da qualidade expresso em percentagem, o somatório deve ser um total de 100, (VALDIERO, 2008).
2.7.1.2 Características de Engenharia (EC’s)
As caraterísticas de engenharia (EC’s) são definidas pela equipe de engenharia e são os atributos do produto que podem ser manipulados para satisfazer os requisitos dos usuários. Para cada característica de engenharia associa-se um valor numérico e uma unidade de medida conforme o Sistema Internacional de Unidades (SI), em
alguns casos não são obtidas grandezas com base no SI, nesses casos é adotada uma unidade percentual qualitativa, (BACK, 2008).
Em geral as características de engenharia possuem um sinal qualificador da modificação desejada “+” ou “-”, que indica se esta característica deve ser maximizada ou minimizada respectivamente, (VALDIERO, 2008).
2.7.1.3 Corpo da casa da qualidade
O corpo da casa da qualidade é uma matriz, nas colunas desta matriz têm-se os EC’s e nas linhas os CA’s, o propósito é relacionar os atributos do consumidor (CA’s) com as características de engenharia (EC’s) através de notas representadas por números ou símbolos. Essas notas representam o quanto cada necessidade dou desejo do usuário afeta ou é afetado por um determinado parâmetro de engenharia, (BACK, 2008).
2.7.1.4 Telhado da casa da qualidade
O telhado da casa da qualidade permite realizar o relacionamento entre as características de engenharia, mostrando como elas interagem entre si, como uma característica afeta a outra. O telhado tem forma de uma matriz meia banda e para cada característica avaliada em relação a outra é dada uma nota utilizando símbolos, que podem ser “+” ou “-” ou ainda “” ou “” que indica relacionamento positivo ou negativo respectivamente, (VALDIERO, 2008).
2.7.1.5 Informações SuplementaresTelhado da casa da qualidade
Na parte de baixo do corpo da GFD são armazenados valores de meta e unidades de medida correspondente, também é apresentado o somatório dos valores para cada característica de engenharia. Esses dados conduzem os projetistas indicando qual característica deve ser melhorada no produto para proporcionar maior satisfação do consumidor.
A casa da qualidade é ferramenta de planejamento, comunicação e documentação do desenvolvimento de novos produtos e de melhoria dos existentes.
Uma das suas características mais importantes é a visualização dos dados e dos seus inter-relacionamentos (VALDIERO, 2008).
É uma metodologia utilizada para avaliar todas as características necessárias e impostas ao equipamento. O uso dessa ferramenta visa principalmente reduzir os custos de engenharia durante a fase do projeto, identificando as modificações necessárias antes de se gerar maiores despesas, cria-se uma base de conhecimento de projeto e desta forma é possível reduzir as chances de não aceitação deste produto.
A Figura 23 ilustra a forma e principais elementos apresentados pelo método da casa da qualidade.
Figura 23 – Forma e Principais elementos da casa da Qualidade
2.7.2 Avaliação das Concepções
Esta é uma ferramenta que tem objetivo de submeter a uma análise mais detalhada, todas as concepções geradas como alternativas para determinado produto considerando-se os critérios estabelecidos na casa da qualidade, (BACK, 2008).
Inicialmente cria-se uma matriz de decisão em forma de tabela, onde na primeira coluna denominada de Características Desejáveis são elencados todos os atributos do consumidor gerados na QFD resumidos em características técnicas desejáveis com os respectivos pesos relativos somados, (VALDIERO, 2008).
Adjacente a coluna “Peso”, são elencadas as concepções geradas como alternativas viáveis para o projeto. Posterior a isto deve-se realizar uma avaliação pela equipe de projeto e atribuir uma nota (de 0-ruim a 10-excelente) a cada Característica Desejável de acordo com cada concepção gerada. No final da tabela para cada concepção avaliada é apresentado a pontuação e o grau de satisfação relativo em percentual, (VALDIERO, 2008). A tabela 1 mostra um exemplo de matriz de avaliação de concepção.
Tabela 1 – Matriz de avaliação das Concepções
Fonte: Autor (2018).
Desta forma a concepção que obter maior pontuação é a que melhor satisfaz as necessidades do cliente, portanto deve ser a concepção escolhida para o projeto. Porém é importante salientar da importância desta fase de avaliação das concepções, pois esta definição tem consideráveis consequências sobre qualquer empresa. CARACTERISTICAS DESEJÁVEIS PESO CONCEPÇÃO N°1 CONCEPÇÃO N°2 CONCEPÇÃO N°3 CONCEPÇÃO N°4 Desempenho de função 11,0 7 9 8 6 Custos 13,5 5 6 7 8 Alta confiabilidade 9,6 9 8 8 9 Durabilidade 18,3 8 7 9 9 Segurança 8,7 9 6 10 5 Boa aparencia 9,1 5 7 9 6 Fácil de operar 8,9 9 9 8 7 Capacidade 20,4 10 10 10 10 Pontuação 100 776,53 793,88 865,31 788,78 Grau de Satisfação Relativa (%) 100 77,65 79,39 86,53 78,88
3 DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA
Neste capítulo apresenta-se a análise das necessidades, os requisitos para o sistema de movimentação, o desenvolvimento da casa da qualidade e são apresentadas as concepções e posteriormente a avaliação das mesmas para definir qual melhor satisfaz os requisitos.
3.1 ANÁLISE DAS NECESSIDADES
O sistema a ser desenvolvido deve atender aos requisitos das peças a serem processadas na célula de produção, bem como atender aos parâmetros de tempo para cada operação. Também deve ser observado que o sistema possibilite descarregar as peças no box de saída após o processando da mesma.
No layout da Figura 24, tem-se a disposição dos equipamentos e postos de trabalho da célula de produção, que contém os processos de calandrar, pontear e soldar, necessários para fabricação das peças metálicas.
Figura 24 – Layout da célula de produção com postos de trabalho
Fonte: Kepler Weber (2018).
1 – Box de entrada de material: É o local onde o material é depositado para abastecer a célula de produção.
2 – Máquina para Calandrar: Equipamento onde é realizado o processo de conformação das chapas através de rolos cilíndricos.
1
Sentido do fluxo das
3 e 4 – Posto de trabalho para pontear e soldar: Onde as peças são fixadas uma na outra através de cordões de solda.
5 – Posto de trabalho para soldar: Onde é realizado a soldagem total do conjunto, e a limpeza dos cordões de solda.
6 – Box de saída: É o local onde o material é depositado para aguardar o processo de pintura.
3.2 REQUISITOS PARA O SISTEMA DE MOVIMENTAÇÃO
A célula de produção foi projetada para produzir uma peça a cada 16 minutos, isso considerando a peça mais crítica, que possui maior tempo de processo de solda, incluso aos 16 minutos tem-se 40 segundos definidos como tempo necessário para realizar a movimentação da mesma.
As peças a serem processadas na linha possuem geometria cilíndrica e podem ser divididas em 3 famílias denominadas de amortecedor final, entrada dupla em “Y” e entrada dupla a 45° graus. Todos estes modelos de peças são amplamente utilizados em canalização para transporte de grãos em sistemas de armazenagem.
O amortecedor final ilustrado na Figura 25 é utilizado em canalização para reduzir a velocidade de escoamento do produto e diminuir o desgaste do equipamento. É inserido antes da entrada de equipamentos ou quando se desejar alterar a direção da canalização, (KEPLER WEBER, 2018).
Figura 25 – Amortecedor Final
Tanto a entrada dupla em “Y”, conforme a Figura 26, como a entrada dupla a 45° graus, ilustrada na Figura 27 são empregadas para fazer interligações de canalizações em instalações de equipamentos para movimentação de cereais. Utiliza-se quando é necessário reunir fluxos de duas direções diferentes em um único Utiliza-sentido (KEPLER WEBER, 2018).
Figura 26 – Entrada Dupla em “Y”
Fonte: Kepler Weber (2018). Figura 27 – Entrada Dupla a 45º
As peças possuem uma massa mínima de 9 kg e máxima de 46 kg, suas dimensões variam entre 0,6 a 1,5 m de comprimento e diâmetros de 200, 240, 320 e 380 mm. Na Tabela 2 pode-se visualizar a lista de peças que são fabricadas na célula de produção com respectiva descrição e massa em kg.
Tabela 2 – Lista de Peças
Fonte: Autor (2018).
Para auxiliar na definição da concepção do sistema de movimentação foram coletados dados quanto a demanda média anual das peças listadas na Tabela 01, com a finalidade de identificar o percentual de peças que possuem massa acima dos 23 kg, massa limite para movimentação manual. Após a análise dos dados, constatou-se que 66 % das peças possuem massa igual ou inferior a 23 kg, de acordo com a Figura 28.
Figura 28 – Gráfico com a relação entre a Demanda e a Massa das peças.
Fonte: Autor (2018).
DESCRIÇÃO MASSA - (KG) DESCRIÇÃO MASSA - (KG)
AMORTECEDOR FINAL D200 C/ TAMPA MOVEL 13,93 AMORTECEDOR FINAL D380 C/ TAMPA - CN 45,349
AMORTECEDOR FINAL D240 C/ TAMPA MOVEL 17,852 CORPO AMORT FINAL D200 ARROZ - CN 13,86
AMORTECEDOR FINAL D320 C/ TAMPA MOVEL 31,586 CORPO AMORT FINAL D240 ARROZ - CN 17,35
ENTRADA DUPLA Y 45GR D 200 12,06 CORPO AMORT FINAL D320 ARROZ 30
ENTRADA DUPLA Y 45GR D320 27,799 CORPO AMORTECEDOR FINAL AUTOM D 240 42,5
ENTRADA DUPLA Y 45GR D 240 15,307 AMORTECEDOR INTERM PARALELO D200 38,6
ENTRADA DUPLA Y 45GR D 380 42,392 ENTRADA DUPLA D 200X225X264 8,99
ENTRADA DUPLA Y 90GR D200 9,1 ENTRADA DUPLA D 240X263X374 10,47
ENTRADA DUPLA Y 90GR D240 12,157 ENTRADA DUPLA D 320 P/EA-4 14,58
ENTRADA DUPLA Y 90GR D320 21,56 ENTRADA DUPLA D200P/ D200 11,109
AMORTECEDOR FINAL AUTOM D200 ARROZ 31,65 ENTRADA DUPLA D240 P/ D240 17,221
AMORTECEDOR FINAL AUTOM D240 ARROZ 44,73 ENTRADA DUPLA D320 P/ D320 27,733
AMORTECEDOR FINAL D 200 12,888 ENTRADA DUPLA D380 P/ D380 CN 40,63
AMORTECEDOR FINAL D 200 AUTOM 27,769 ENTRADA DUPLA Y 45GR D 380 CN 42,39
O percurso em que as peças devem ser movimentadas é a distância total entre a saída da calandra até o centro do box de saída, esse deslocamento representa uma dimensão de 8 metros, conforme pode ser observado na Figura 29.
Figura 29 – Percurso das peças
Fonte: Kepler Weber (2018).
3.3 CASA DA QUALIDADE DO SISTEMA DE MOVIMENTAÇÃO
No momento de buscar soluções para definição de um projeto é fundamental entender bem o problema, ou seja, saber exatamente quais devem ser as necessidades ou desejos do consumidor para atende-lo da melhor forma possível.
Para facilitar o trabalho de processamento e interpretação dos desejos do consumidor foi utilizada a ferramenta denominada Casa da Qualidade - QFD (Quality Function Deployment), que é uma ferramenta de planejamento, comunicação e documentação do desenvolvimento de novos produtos e de melhoria dos existentes, (VALDIERO, 2008).
Inicialmente são coletados os atributos do consumidor com entrevistas e levantamentos e posteriormente são elencadas as características de engenharia, que são as variáveis de projeto ou característica de desempenho do sistema proposto que influenciam os atributos do consumidor.
Para cada característica de engenharia associa-se um valor numérico e uma unidade de medida, o sinal de + ou – junto a característica indica se deve ser maximizada ou minimizada, respectivamente.
A seguir, de acordo com a ilustração da Figura 30, é apresentada a Casa da Qualidade para o sistema de movimentação de peças.
Figura 30 – Casa da Qualidade para o Sistema de Movimentação
Fonte: Autor (2018).
3.4 GERAÇÃO E DESCRIÇÃO DAS CONCEPÇÕES
Neste capítulo são apresentadas as concepções desenvolvidas como possível solução para o sistema de movimentação de peças. Todas apresentam características específicas quanto a sua composição, sendo necessário uma avaliação para definir qual melhor atende os requisitos do sistema de movimentação.
3.4.1 Concepção 1
A concepção 1 do sistema de movimentação de peças, conforme pode ser observado na Figura 31, é composta por estrutura metálica com pilar em formato de
“L”, acoplado ao pilar o sistema possui um braço tubular onde está ancorado o trilho em viga laminada “I” de 8 metros de comprimento.
Para realizar o içamento e a movimentação das peças entre um posto do trabalho e outro, utiliza-se três talhas elétricas de corrente com controle para acionamento, com capacidade para movimentar 800 N. As talhas são acopladas aos troleys manuais instalados no trilho, o movimento vertical sobe e desce da talha é elétrico e o deslocamento no trilho é manual.
Figura 31 – Representação em Perspectiva Isométrica da Concepção 1
Fonte: Autor (2018).
3.4.2 Concepção 2
A concepção 2 do sistema de movimentação de peças, de acordo com a Figura 32, é composta por estrutura metálica com pilar em formato de “L”, acoplado ao pilar o sistema possui um braço tubular onde está ancorado o trilho em viga laminada “I” de 8 metros de comprimento. Para realizar o içamento e a movimentação das peças entre um posto do trabalho e outro utiliza-se três balancins pneumáticos com capacidade de 850 N.
Os balancins são acoplados aos troleys instalados no trilho e a energia que proporciona o movimento vertical sobe e desce é a pneumática.
O acionamento dos balancins é realizado por válvula pneumática de comando ESTRUTURA EM “L”
que permite controlar o movimento de subida e descida do material, o deslocamento do balancim no trilho é manual.
Figura 32 – Representação em Perspectiva Isométrica da Concepção 2
Fonte: Autor (2018).
3.4.3 Concepção 3
A concepção 3 do sistema de movimentação de peças, conforme ilustrado na Figura 33, difere das 2 primeiras concepções, pois é composta por 2 esteiras transportadoras com roletes.
Figura 33 – Representação em Perspectiva Isométrica da Concepção 3
Fonte: Autor (2018).
BALANCIM ESTRUTURA EM “L”
ESTEIRA DE ROLETE
MESA PARA PONTEAR MESA PAR SOLDAR
MESA PARA PONTEAR ESTEIRA DE ROLETE
