IMPLEMENTAÇÃO DA NORMA NR-12 EM PRENSA ......00. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Pitágoras Unopar, Bandeirantes, 2019. RESUMO

UNIVERSIDADE PITÁGORAS UNOPAR

Bandeirantes 2019

RODRIGO PORTO MARTINS

IMPLEMENTAÇÃO DA NORMA NR-12 EM PRENSA ENFARDADEIRA HIDRÁULICA

Bandeirantes 2019

IMPLEMENTAÇÃO DA NORMA NR-12 EM PRENSA ENFARDADEIRA HIDRÁULICA

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Pitágoras Unopar, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Mecânica.

Orientador: Paola Vieira Alves Silva



IMPLEMENTAÇÃO DA NORMA NR-12 EM PRENSA ENFARDADEIRA

HIDRÁULICA

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Pitágoras Unopar, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Mecânica.

BANCA EXAMINADORA

Prof(a). Titulação Nome do Professor(a)



Cidade, dia de mês de ano (Fonte Arial 12)

Dedico este trabalho à minha família.

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus, a minha família em especial que sempre me

apoiou nas horas mais difíceis.

Aos professores do curso de Engenharia Mecânica por possibilitarem um

aprendizado multidisciplinar neste curso de graduação, contribuindo dessa forma,

para a formação de profissionais que atendam às necessidades do mercado de

trabalho cada vez mais exigente e competitivo.

A característica mais importante de um inovador

não é a sua imaginação, mas a sua perspicácia.

Rui Cruz

MARTINS, Rodrigo Porto. Implementação da Norma NR-12 em Prensa Enfardadeira Hidráulica. 2019. 00. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Pitágoras Unopar, Bandeirantes, 2019.

RESUMO

Neste trabalho apresenta-se a implementação da norma NR-12 em uma prensa

enfardadeira hidráulica já existente, que se destina a prensagem de material reciclável

como papel, papelão e PET. Com foco principal, nas mudanças do sistema hidráulico,

mostrando a troca e inclusão de peças hidráulicas. Melhoria que tem como resultado

final um equipamento que utilizará de parâmetros mais seguros em comparação ao

existente, seja para o meio ambiente onde se processa o trabalho quanto para a

integridade física do homem, pois os riscos em que o operador desse equipamento se

encontra são altos, seja pelo manuseio do produto a ser prensado ou até mesmo pela

prensa em si, por se tratar de um equipamento com alto grau de risco com relação a

acidentes. Sem mencionar que com essas alterações o processo de prensagem se

tornará mais automatizado.

Palavras-chave: Prensa Enfardadeira; Norma NR-12; Segurança; Automatização;

Hidráulica.

MARTINS, Rodrigo Porto. Implementation of NR-12 Standard on Baler Press Hydraulic. 2019. 00. Course Completion Work (Graduation in Mechanical Engineering). –Pitágoras Unopar University, Bandeirantes, 2019.

ABSTRACT

This work presents the implementation of the NR-12 standard in an existing baler press

hydraulic, which is intended for pressing recyclable material such as paper, cardboard

and PET. Mainly focused on hydraulic system changes, showing the change and

inclusion of hydraulic parts. Improvement that results in equipment that will use safer

parameters compared to the existing one, whether it is for the environment where work

is done or for the physical integrity of man, because the risks to the operator of this

equipment are high, either by handling the product to be pressed or even by the press

itself, because it is equipment with a high degree of risk in relation to accidents. Not to

mention that with these changes the pressing process will become more automated.

Key-words: Press Baler; NR-12 Standard; Security; Automation; Hydraulic.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 – Prensa enfardadeira hidráulica ............................................................... 17

Figura 2 – Esquema de um sistema hidráulico ........................................................ 19

Figura 3 – Componentes do cilindro hidráulico.........................................................21

Figura 4 – Cilindro de dupla ação.............................................................................22

Figura 5 – Bomba hidráulica de engrenagem...........................................................24

Figura 6 - Simbologia gráfica das posições de uma válvula.....................................25

Figura 7 - Representação gráfica das vias...............................................................25

Figura 8 - Exemplo de posição utilizada na prensa..................................................25

Figura 9 - Válvula de controle direcional de carretel deslizante por alavanca..........28

Figura 10- Simbologia gráfica de 3 posições de uma válvula...................................29

Figura 11- Representação gráfica das vias...............................................................29

Figura 12- Número de vias........................................................................................30

Figura 13- Válvula direcional acionada por alavanca................................................30

Figura 14 – Posição não acionada............................................................................31

Figura 15 - Esquema de um solenoide......................................................................32

Figura 16- Válvula com solenoide usada na prensa..................................................33

Figura 17- Funcionamento de um solenoide.............................................................33

Figura 18- Comando bi-manual com botão de emergência......................................34

Figura 19- Válvula de contrabalanço.........................................................................35

Figura 20- Válvula de contrabalanço no circuito.......................................................36

Figura 21- Corte esquemático da válvula de contrabalanço.....................................36

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Classificação de pressão ....................................................................... 18

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

NR-12 Segurança no Trabalho em Maquinas e Equipamentos

13

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ................................................................................................... 14

2. ESTRUTURA DA PRENSA ENFARDADEIRA HIDRÁULICA .......................... 16

2.1. PRENSA..............................................................................................................16

2.1.1. Prensa enfardadeira.........................................................................................16

2.2. SISTEMA HIDRÁULICO DA PRENSA................................................................18

2.2.1. Esquema geral de um sistema hidráulico.........................................................19

2.2.2. Vantagens........................................................................................................19

2.2.3. Desvantagens..................................................................................................20

2.3. COMPONENTES HIDRÁULICOS DA PRENSA ENFARDADEIRA....................20

2.3.1. Cilindro hidráulico.............................................................................................20

2.3.2. Bomba hidráulica..............................................................................................23

2.3.3. Comando hidráulico..........................................................................................24

2.4. ESTRUTURA DA PRENSA ENFARDADEIRA HIDRÁULICA.............................26

3. PRENSA ENFARDADEIRA HIDRÁULICA ANTES DA NORMA NR-12 .......... 27

3.1. SISTEMA HIDRÁULICO ANTES DA NORMA NR-12.........................................27

3.2. VÁLVULA DE CONTROLE DIRECIONAL..........................................................27

3.2.1. Válvula direcional do tipo carretel....................................................................27

3.2.2. As posições......................................................................................................29

3.2.3. As vias..............................................................................................................29

3.2.4. Acionamento.....................................................................................................30

3.2.5. As molas...........................................................................................................30

4. PRENSA ENFARDADEIRA HIDRÁULICA APÓS NR-12 ................................. 32

4.1. VÁLVULA ACIONADA POR SOLENOIDES.......................................................32

4.1.1. Como funciona a solenoide..............................................................................33

4.2. COMANDO BI-MANUAL.....................................................................................34

4.3. VÁLVULA DE CONTRABALANÇO.....................................................................35

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................... 38

REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 39

14

1. INTRODUÇÃO

Com os avanços tecnológicos, deparou-se com indústrias repletas de

maquinários que executam ou auxiliam o homem no desempenho das tarefas. Com

isso o assunto segurança ganha uma atenção redobrada, pois mesmo com sistemas

que assegurem a integridade, seja ela, física do homem ou do meio onde se encontra

o equipamento, não estando livres de acidentes.

Sem mencionar que por mais que esses equipamentos tenham um sistema de

segurança confiável, há sim, a possibilidade de falhas. E um dos fatores que

comprovam isso seria a falta de testes nesses equipamentos, testes esses, que

mostrariam falhas que somente apareceriam com um determinado tempo de uso

desses equipamentos.

Pensando nisso, viu-se que a implementação da norma NR-12 seria de suma

importância em prensa enfardadeira hidráulica, equipamento que se destinada a

prensagem de matérias recicláveis. Essa melhoria se constitui na adição de

dispositivos elétricos e principalmente mecânicos e hidráulicos, que irá evitar um maior

contato do operador com o produto a ser prensado no momento da prensagem e ao

mesmo tempo diminuir o tempo de operação, uma vez que o processo ficará mais

automatizado. Possibilitando mais rapidez na conclusão da operação e maior

segurança para o operador, pois os parâmetros utilizados até então, são

questionáveis.

De que forma a norma NR-12 contribuirá para solucionar possíveis problemas

que poderão surgir com a operação da prensa enfardadeira hidráulica? E quais seriam

as melhorias que poderão ser feitas nesta prensa, seguindo parâmetros indicados

pela norma, parâmetros esse que poderão ser físicos, como a adição novas peças

sobressalentes, seja ela no sistema mecânico quanto no sistema hidráulico?

Este trabalho tem como objetivo geral apresentar adequações em prensa

enfardadeira hidráulica, baseando-se em pesquisa e visando revisar conceitos

literários que consequentemente adequa-se pontos onde a operação deste

equipamento por parte do operador mostrava-se com um alto grau de risco. Tem-se

como objetivos específicos descrever de forma clara o equipamento prensa

enfardadeira hidráulica, indicando os principais componentes e a suas funções, em

15

seguida apresentar os pontos de maiores riscos na mesma antes da introdução da

norma NR-12, riscos esses relacionados com a sua estrutura mecânica e hidráulica

do equipamento. E por fim mostrar as peças hidráulicas da prensa seguindo

parâmetros da norma e literária, como já mencionado, peças que será diretamente

ligada as suas partes mecânicas e hidráulicas, que por fim irá possibilitar maior rapidez

na conclusão da operação quanto uma maior segurança para operador deste

equipamento.

Conforme proposto, a pesquisa realizada neste trabalho foi uma revisão de

literatura no qual foi realizada uma a livros, dissertações e por artigos científicos

selecionados, através de buscas nas seguintes bases de dados “Manual de Hidráulica

Básica”, “Fundamentos de Sistemas Hidráulicos” e “Automação Hidráulica Projetos,

Dimensionamento e Análise de Circuitos”, etc... O período dos artigos pesquisados

foram os trabalhos publicados nos últimos 15 anos. As palavras-chave utilizadas na

busca forma: “Hidráulica”, “prensa enfardadeira hidráulica” e “automação”, etc...

16

2. ESTRUTURA DA PRENSA ENFARDADEIRA HIDRÁULICA

2.1. PRENSA

Prensas são máquinas utilizadas na conformação, corte e compactação de

materiais diversos, onde o movimento do martelo (punção) é proveniente de um

sistema hidráulico/pneumático (cilindro hidráulico/pneumático) ou de um sistema

mecânico, onde o movimento rotativo é transformado em linear através de sistemas

de bielas, manivelas ou fusos (INPAME, 2013).

Estas prensas devem ser dotadas de válvulas de segurança específicas,

conhecidas como blocos de segurança hidráulicos, ou de sistemas de segurança que

possuam as mesmas características e eficácia, a fim de garantir a parada do martelo

em situações que ofereçam riscos aos operadores. A utilização do bloco de segurança

hidráulico também evita a queda do martelo caso haja perda de sua pressão de

sustentação (FIERGS, 2006).

A primeira prensa hidráulica foi inventada em 1796 por Joseph Bramah,

Engenheiro, inventor e construtor inglês nascido na vila de Stainborough, próxima de

Barnsley, Yorkshir. Ele usou seu conhecimento da mecânica dos fluidos e de

movimento para desenvolver este dispositivo. Esta invenção aumentou

significativamente o poder de compactação disponível, ampliando os grupos de

produtos e opções disponíveis para outros inventores. Ao aplicar a hidráulica para

uma prensa, uma classe inteira de máquinas foi inventada. Existe uma vasta gama de

diferentes máquinas de prensa hidráulica, que variam a partir de pequenas unidades

de mesa para amadores, até máquinas enormes usadas para criar peças de metal

(UMR EQUIPAMENTOS, 2009).

2.1.1. Prensa enfardadeira

São equipamentos constituídos com chapas e perfis de aço, que se caracteriza

por possuir um comportamento do tipo de uma caixa onde uma das paredes pode-se

deslocar fazendo com o que estiver dentro seja comprimido, e assim diminua o seu

volume. O deslocamento da parede ocorre por meio de um cilindro hidráulico ou fuso

de rosca, ambos são acionados por meio elétrico, no sistema hidráulico a força do

motor elétrico é transmitida para a bomba, que transforma energia elétrica em

17

hidráulica, que ao ser transmitido para o cilindro hidráulico faz o mesmo ser acionado

(HATANDA, F.; OYAMA, F. Y., 2005)

As enfardadeiras são prensas hidráulicas usadas na confecção de fardos de

materiais reciclados (papel, papelão, latas de alumínio, garrafas PET) facilitando seu

transporte e armazenamento. São encontradas em diversas atividades econômicas,

tais como: empresas gráficas, supermercados, condomínios, escritórios, shoppings

centers, indústrias químicas, metalúrgicas e por cooperativas de catadores e

recicladores (NOBRE JUNIOR, 2009).

Segundo Hatanda (2005), a principal utilização deste equipamento está

relacionada com a destinação final do lixo reciclável. Os principais materiais

prensados são: papel, papelão, plásticos, PET e latas de alumínio, portanto abrange

vários ramos de mercado, tendo como principais, as usinas de lixo, as cooperativas

de recicladores, supermercados e indústria em geral. A Prensa enfardadeira (figura

01) é utilizado para agregar valor ao material, pois quanto mais compacto o fardo

estiver maior será a quantidade transportada no mesmo volume. Nas indústrias são

utilizadas para reduzir o volume dos materiais, que sobram durante o processo de

fabricação que geralmente se acumulam em um canto da fábrica aguardando coleta.

Figura 1 – Prensa enfardadeira hidráulica.

Fonte: Iguaçumec (2019).

18

2.2. SISTEMA HIDRÁULICO DA PRENSA

Segundo Linsingen (2003), um sistema hidráulico é um conjunto de elementos

físicos convenientemente associados que, utilizando um fluído como meio de

transferência de energia, permite a transmissão e controle de forças e movimentos.

Os sistemas hidráulicos podem ser classificados de diversas formas:

• De acordo com a pressão;

• De acordo com a sua aplicação;

• De acordo com tipo de bomba;

• De acordo com o controle de direção;

Com relação à pressão, Fialho (2011), a J.I.C. (Joint Industry Conference),

extinta em 1967 e atual N.F.P.A. (National Fluid Power Association), afirma que os

sistemas hidráulicos são classificados de acordo com a pressão nominal que pode ser

observado na Tabela 1.

Tabela 1 – Classificação de pressão.

Fonte: Fialho, (2011, p. 34).

O sistema da prensa em questão se classifica como alta pressão, pois a

pressão nominal varia entre 120 a 160 bar, dependendo do modelo de prensa

enfardadeira.

Pressão Classificação

Bar Psi

0 a 14 0 a 203,10 Baixa Pressão

14 a 35 203,10 a 507,76 Média Pressão

35 a 84 507,76 a 1218,68 Média - Alta Pressão

84 a 210 1218,68 a 3046,62 Alta Pressão

Acima de 210 Acima de 3046,62 Extra - Alta Pressão

19

2.2.1. Esquema geral de um sistema hidráulico

Segundo Palmieri (1985), de acordo com o tipo de aplicação, existe uma grande

infinidade de tipos de circuitos hidráulicos, porém, todos eles seguem sempre um

mesmo esquema, que poderíamos dividir em três partes principais:

• Sistema de geração;

• Sistema de distribuição e controle;

• Sistema de aplicação de energia;

A figura 2, ilustra essa ideia.

Figura 2 - Esquema de um sistema hidráulico.

Fonte: Palmieri, (1979, p. 11).

O sistema hidráulico é empregado quando se tenta evitar sistemas mecânicos

ou elétricos, e quando é impossível o uso desses sistemas. Ao comparar os três

sistemas, analisamos algumas vantagens e desvantagens do emprego dos sistemas

hidráulicos (PALMIERI, 1985).

2.2.2. Vantagens

• Fácil instalação dos diversos elementos, oferecendo grande flexibilidade. Já os

sistemas mecânicos não apresentam essa flexibilidade;

• Devido à baixa inercia, os sistemas hidráulicos permitem uma rápida e suave

inversão de movimento, não ocorrendo o mesmo nos sistemas mecânicos e

elétricos;

• São sistemas auto lubrificados;

• Tem pequeno peso e tamanho;

20

• São sistemas de fácil proteção (PALMIERI, 1985).;

2.2.3. Desvantagens

• Seu custo é mais alto;

• Baixo rendimento, que é devido a três fatores:

a – Transformação de energia elétrica em mecânica e mecânica em hidráulica

para, posteriormente, ser transformada novamente em mecânica;

b – vazamentos internos em todos os componentes;

c – atritos internos e externos;

• Perigo de incêndio pois o óleo, normalmente, é inflamável (PALMIERI, 1985).

2.3. COMPONENTES HIDRÁULICOS DA PRENSA ENFARDADEIRA

2.3.1. Cilindro hidráulico

Segundo Tecnologia Hidráulica Industrial apud Klug (2005), cilindros

hidráulicos são atuadores lineares, pois convertem energia hidráulica em energia

mecânica de forma linear. Com o óleo hidráulico impulsionado por uma bomba geram

uma força, que é o produto da pressão do óleo pela área em contato com o êmbolo

do cilindro. A pressão não é gerada pela bomba, ou seja, ela apenas impulsiona o

fluido.

Segundo Klug (2005), o êmbolo é normalmente fixado à haste por rosca. A

pressão do óleo (P) agindo sobre o êmbolo (A), gera uma força que pode ser calculada

pela seguinte equação.

F=P*A (1)

Onde:

F = Força em N;

P = pressão em N/cm2;

A = área em cm2.

21

Segundo Palmieri (1985), O sistema hidráulico é subdividido em três outros

subsistemas. Desses três, o que nos interessará no momento é o sistema de aplicação

onde encontramos os atuadores. O cilindro hidráulico é um atuador linear, o

movimento e força que ele executa são transmitidos retilineamente. Por se tratar de

um atuador, a função básica de um cilindro hidráulico é transformar força, potência ou

energia hidráulica em força, potência ou energia mecânica. O cilindro hidráulico é

composto de diversas partes. A figura 3 define bem os diferentes elementos que,

unidos, compõe esse equipamento.

Figura 3 – Componentes do cilindro.


Ainda segundo Palmieri (1985), dentre os diversos tipos de cilindros, podemos

destacar dois principais:

• De simples ação ou simples efeito

• De dupla ação ou duplo efeito

No caso da prensa enfardadeira, o sistema de prensagem do farto necessita-

se de um atuador de dupla ação. Na figura 4 pode-se ver o tipo de cilindro.

22

Figura 4 – Cilindro de dupla ação.


O cilindro de dupla ação é assim denominado, pois o movimento do pistão é

feito através da entrada do fluido em quaisquer umas das tomadas a uma determinada

vazão e pressão. Um atuador de dupla ação é um dispositivo com dois cabeçotes que

são feitos para empurrar os itens com certa quantidade de força. Como um atuador

de dupla ação pode ser feito em vários estilos dentre os atuadores lineares, este é o

estilo mais comum utilizado para esta finalidade. Os atuadores de dupla ação

possuem dois cabeçotes que funcionam independentemente um do outro, embora

alguns tenham o trabalho dependente um do outro (PALMIERI, 1985).

2.3.2. Bomba hidráulica

Segundo Palmieri (1979), a bomba é responsável pela geração de vazão dentro

de um sistema hidráulico, sendo, portanto, também responsável pelo acionamento dos

atuadores. Observamos então, que as bombas hidráulicas são utilizadas para

converter energia mecânica em energia hidráulica.

Ainda segundo Palmieri (1979), as bombas são classificadas, basicamente, em

dois tipos: hidrodinâmicas e hidrostáticas. No sistema usado na prensa em questão,

constitui-se de uma bomba hidrostática com vazão de 23 l/min que possui

deslocamento positivo, que fornece uma determinada quantidade de fluido a cada

rotação ou ciclo. Uma bomba de vedação mecânica separa a entrada e saída da

bomba, e o volume de fluido succionado é transferido para o lado de saída e fornecido

para o sistema. A sucção de pequenos volumes de fluido transferidos dessa forma

proporciona uma vazão bem uniforme, independente do aumento de pressão no

23

sistema, tendo-se assim, uma quantidade de fluido positiva que é transferida ao

mesmo sistema por unidade de revolução ou curso. Naturalmente, a vazão poderá ser

mais ou menos uniforme, de acordo com a característica construtiva da bomba.

Neves (2005) descreve que na bomba de engrenagens, o vácuo é criado

quando os dentes se desengrenam, sendo forçado para a abertura de saída quando

os dentes se engrenam novamente. Assim, o óleo é empurrado através de mangueiras

para dentro do cilindro, que se movimenta, gerando força mecânica para, por exemplo,

mover uma carga ligada à sua haste. O óleo retorna ao reservatório, para ser utilizado

novamente.

Bomba de engrenagens é uma bomba que cria uma determinada vazão devido

ao constante engrenamento e desengrenamento de duas ou mais rodas dentadas,

como pode-se ver na figura 5.

Figura 5 – Bomba hidráulica de engrenagem.


A figura 5 demostra o funcionamento típico de uma bomba de engrenagens. As

duas engrenagens estão alojadas em uma carcaça sendo que uma delas

(engrenagem motriz) tem um eixo passante que transmite a potência fornecida pelo

motor. Outra engrenagem que efetua o engrenamento é chamada de conduzida ou

movida (PALMIERI, 1985).

24

A grande vantagem apresentada por esse tipo de bomba é a sua robustez, já

que possui apenas duas peças móveis. Em contrapartida existem desvantagens, tais

como: ruídos excessivos no funcionamento, vazão fixa e necessidade de válvulas de

alívio. O ruído pode ser atenuado com a confecção de engrenagens do tipo helicoidal

ou ainda espinha de peixe, acarretando, porém, uma grande elevação no custo da

bomba, que é baixo em bombas de dentes retos (PALMIERI, 1985).

2.3.3. Comando hidráulico

Linsingen (2003), afirma que a flexibilidade de direcionar o fluido a diferentes

pontos do sistema hidráulico, promover desvios ou interromper o escoamento quando

necessário constituem as características fundamentais do controle direcional clássico

e são conseguidas por meio de válvulas de controle direcional que são tratadas como

se possuíssem apenas comportamento discreto.

Uma maneira bastante pratica para se controlar a direção e sentido de fluido

num sistema hidráulico é utilizando as válvulas direcionais denominadas “carretéis

deslizante”. O comando hidráulico tem como função direcionar e controlar a passagem

de óleo nos circuitos hidráulicos. Estas válvulas de comando são de tipo de haste

deslizante e podem se juntar vários comandos hidráulicos num mesmo bloco. O corpo

do comando hidráulico é de ferro fundido e as hastes cobertas com cromo. As hastes

possuem entalhes ou chanfros que permitem operações suaves e controle do fluxo

derivado para os comandos hidráulicos. O acionamento dos comandos hidráulicos

pode ser manual, elétrico ou pneumático e os corpos fabricam-se com diversas

variantes de roscas, válvulas auxiliares e centradores de hastes (RACINE 1981).

Segundo Palmieri (1979) a válvula direcional pode assumir duas três ou mais

posições, isto é, a válvula terá quantas posições o carretel puder assumir modificando

a direção e sentido do fluxo do fluido.

A prensa em questão usa um comando com 3 posições que se encaixa

perfeitamente nas especificações de uso deste equipamento, essa posição pode ser

simbolizada como mostra figura 6.

25

Figura 6 – Simbologia gráfica das posições de uma válvula.

Fonte: Palmieri (1985, p. 179).

Palmieri (1979), explica também que o número de vias é contado a partir do

número de tomadas para o fluido que a válvula possui. O número de vias deve ser

igual em cada posição e deve existir uma correspondência lógica entre elas, como

pode-se observar na figura 7.

Figura 7 – Representação gráfica das vias.


Já com relação aos acionamentos e retorno, a prensa conta com um comando

que utiliza o sistema de alavanca com retorno por mola. O mesmo autor explica que

quando queremos que a válvula direcional volta automaticamente para uma

determinada posição, as molas são utilizadas como recurso.

Figura 8 – Exemplo de posição utilizada na prensa.


26

2.4. ESTRUTURA DA PRENSA ENFARDADEIRA HIDRÁULICA

Como já citado anteriormente a estrutura ou carcaça da prensa enfardadeira se

compara a uma caixa, constituída basicamente pelas laterais, duas portas, sendo uma

traseira e uma frontal, todos esses com reforços no formato de viga “U”, a prensa

ainda conta com base, tanque na parte superior e internamente a mesa de prensagem.

Estas máquinas, ao contrário das demais prensas hidráulicas, necessitam

operar com as áreas de prensagem fechadas para propiciar a confecção dos fardos,

o que impossibilita, na prática, a utilização de cortinas de luz conjugadas com bi

manuais. Elas possuem duas portas (proteção superior e proteção inferior) na parte

frontal e uma proteção traseira (NOBRE JUNIOR, 2009).

Todos esses componentes que formam a estrutura da prensa são quase que

na sua totalidade por chapas de aço carbono, variando entre 3/16” a 3/8” de

espessura, onde passam por processos de corte como:

• Guilhotina;

• Plasma;

• Laser;

Na sequência passa-se para o processo de dobra, uma conformação obtida em

dobradeira hidráulica, logo após se encaminha para a montagem auxiliado por solda

MIG e MAG.

27

3. PRENSA ENFARDADEIRA HIDRÁULICA ANTES DA NORMA NR-12

3.1. SISTEMA HIDRÁULICO ANTES DA NORMA NR-12

Neste capítulo, será apresentado o embasamento teórico a partir de uma

literatura adequada tendo como foco principal os componentes hidráulicos usados na

prensa hidráulica enfardadeira antes da introdução da NR-12.

Basicamente a válvula direcional é a peça que sofre a maior mudança em comparação

a usada na prensa depois da mudança.

3.2. VÁLVULA DE CONTROLE DIRECIONAL

As Válvulas no âmbito de sistemas hidráulicos, tem como princípio realizar o

controle dos sistemas em diferentes classificações como modo que são operadas e

suas funções. Quanto a operação, podem ser diretamente operadas, uma mola

suporta a carga da pressão, interferindo na abertura da válvula ou operadas por piloto,

neste caso as válvulas pilotadas, contam com uma válvula auxiliar para a abertura da

principal, mais utilizado com maiores vazes e maiores pressões. Para funções são

três as divisões para controle: Pressão, Direção e Vazão (FERREIRA, 2013).

3.2.1. Válvula direcional do tipo carretel

Segundo Palmieri (1985), uma maneira bastante prática para se controlar a

direção e sentido do fluxo do fluído num sistema hidráulico é utilizando as válvulas

direcionais denominado de carretel deslizante. Nessas válvulas, uma peça cilíndrica

com diversos rebaixos (carretel), deslocando-se dentro de um corpo no qual são

usinados diversos furos por onde entra e sai fluido. Os rebaixos existentes no carretel

são para intercomunicar as diversas tomadas de fluidos do corpo, determinando a

direção do fluxo.

A figura 9 que segue nos demostra a maneira como operar uma válvula de

carretel deslizante no controle do movimento de um cilindro hidráulico.

28

Figura 9 – Válvula de controle direcional de carretel deslizante por alavanca.


29

3.2.2. As posições

Segundo Palmieri (1985), com o tipo de construção, a válvula direcional pode

assumir duas, três ou mais posições, isto é, a válvula terá quantas posições o carretel

puder assumir modificando a direção e sentido do fluxo de fluido. A figura 10 mostra

graficamente a posição usada na prensa.

Figura 10 – Simbologia gráfica de 3 posições de uma válvula.


3.2.3. As vias

O número de vias é contado a partir do número de tomadas para o fluido que a

válvula possui. Na simbologia gráfica, devemos sempre observar a seguinte regra: “O

número de vias deve ser igual em cada posição e deve existir uma correspondência

logica entre elas”. A figura 11 que demonstra as três posições e as seis vias usadas

na prensa (PALMIERI, 1985).

Figura 11 – Representação gráfica das vias.


Dentro dos quadros de representação das posições da válvula, podem ser

encontrados vias de passagens, vias de bloqueio ou cominação de ambas. Figura 12

(KLEBER SILVA, 2016).

30

Figura 12 – Numero de vias.

Fonte: Parker Hannifin, 2019.

3.2.4. Acionamento

Existem diversas maneiras de se acionar o carretel de uma válvula direcional.

Entre as mais utilizadas podemos citar o comando manual (botão, alavanca, pedal,

etc.), came, elétrico e pressão piloto.

A figura 13 ilustra exatamente o modelo de comando por alavanca usado na

prensa antes da NR-12.

Figura 13 – Válvula direcional acionada por alavanca.


3.2.5. As molas

Quando queremos que a válvula direcional volte automaticamente para uma

determinada posição as molas são utilizadas como recursos. Se a válvula é de duas

31

posições, dizemos que ela possui “retorno” por mola. Se for três posições dizemos

que é “centrada por mola” (PALMIERI, 1985).

Na simbologia gráfica, os dutos devem sempre ser desenhados na posição

“não-acionada”, como mostra a figura 14 (PALMIERI, 1985).

Figura 14 – Posição não acionada.


A linha “P” significa o duto de pressão, a “T” o duto que se dirige ao reservatório

e as linhas “A” e “B” aquelas que se dirigem as tomadas de um atuador, por exemplo.

Vale salientarmos que a válvula de duas posições pode ter o mesmo corpo e carretel

de uma outra de três posições, deferindo apenas, no acionamento, pois a primeira

possui mola em apenas um dos lados. Dessa forma a posição central “passa direto”

quando a válvula é acionada ou desacionada, e se está utilizando as posições

extremas da válvula. Se quisemos, entretanto, utilizar uma das posições extremas

com a central, basta introduzirmos um calço para limitarmos o curso do “spool”

(PAMIERI, 1985).

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4. PRENSA ENFARDADEIRA HIDRÁULICA APÓS NR-12

4.1. VALVULA ACIONADA POR SOLENOIDES

As válvulas de controle direcional consistem em um corpo com passagens

internas que são conectadas e desconectadas por uma parte móvel. Nas válvulas

direcionais, e na maior parte das válvulas hidráulicas industriais, conforme já vimos, a

parte móvel é o carretel. As válvulas de carretel são os tipos mais comuns de válvulas

direcionais usados em hidráulica industrial (PARKER HANNIFIN, 2019).

Um dos meios mais comuns de operação de uma válvula direcional é por

solenoide. Um solenoide é um dispositivo elétrico que consiste basicamente de um

induzido, uma carcaça “C” e uma bobina. A bobina é enrolada dentro da carcaça “C”.

O carretel fica livre para se movimentar dentro da bobina, como podemos ver na figura

14. (PARKER HANNIFIN, 2019).

Figura 15 – Esquema de um solenoide.


O solenoide, por se tratar de um comando elétrico, auxilia em muito automação

de um circuito hidráulico. Existem casos, entretanto, que o solenoide não pode ser

aplicado diretamente a válvula. Um sistema hidráulico que necessita de uma vazão

não inferior a 227 l/min, as válvulas direcionais presentes no sistema não poderiam

ser maiores do que 1.1/4” para permitirem a passagem dessa vazão. Supondo haver

a necessidade de automação do circuito através da utilização de solenoides, iriamos

nos defrontar com um grande problema (PALMIERI, 1985).

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Figura 16 – Válvula com solenoide usada na prensa.

Fonte: Parker, 2019

4.1.1. Como funciona a solenoide

Quando uma corrente elétrica passa pela bobina, gera-se um campo

magnético. Este campo magnético atrai o induzido e o empurra para dentro da bobina.

Enquanto o induzido entra na bobina, ele fica em contato com um pino acionador e

desloca o carretel da válvula direcional para uma posição extrema. Figura 16

(PARKER HANNIFIN, 2019).

Figura 17 – Funcionamento de um solenoide.


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4.2. COMANDO BI-MANUAL

Este dispositivo exige a utilização simultânea das duas mãos do operador para

o acionamento da máquina, garantindo assim que suas mãos não estarão na área de

risco. Para que a máquina funcione, é necessário pressionar os dois botões

simultaneamente com defasagem de tempo até 0,5s. Os comandos bi-manuais devem

ser ergonômicos e robustos, e possuir autoteste, sendo monitorados por CLP ou relê

de segurança. A interrupção de um dos comandos bi-manuais resultará em sua

parada instantânea. O autoteste garante a condição de não-acionamento em caso de

falha de um dos componentes do circuito elétrico do comando bi-manual; atende,

assim, o item 12.2.2 da NR 12 da Portaria 3214/78, NBR 13930:2001 e NBR

14152:1998 – Segurança em máquinas – Dispositivos de comando bi-manuais,

aspectos funcionais para projeto, figura 17 (KLEBER PEREIRA, 2008).

Figura 18 – Comando bi-manual com botão de emergência.

Fonte: Kleber Pereira, 2008.

A distância mínima entre os dispositivos atuadores para prevenir a burla com a

utilização de mão e cotovelo é de 550 mm. No caso de prevenir burla com a utilização

de uma mão é 260 mm. Outra forma de impedir a burla do sistema bi-manual é a

colocação de abas acima dos botões, essas abas devem impedir o acionamento

simultâneo com o cotovelo (KLEBER PEREIRA, 2008).

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4.3. VÁLVULA DE CONTRABALANÇO

válvula de retenção é aquela que impede a queda do martelo em caso de falha

do sistema hidráulico ou pneumático, figura 18 (KLEBER PEREIRA, 2008).

Figura 19 – Válvula de contrabalanço.

Fonte: Kleber Pereira, 2008.

Segundo Palmieri (1985), muitas vezes não desejamos que um elemento

acionado hidraulicamente inicie o seu movimento antes que apliquemos sobre ele uma

ação positiva, no nosso caso, fluido sobre pressão. Como exemplo podemos citar o

caso de grandes prensas onde a punção deve ser mantida na posição superior

durante a retirada da peça trabalhada e alimentada com nova matéria prima. Devemos

evitar a sua descida pelo efeito da forca da gravidade. A figura 19 demostra o circuito

com a válvula de contrabalanço.

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Figura 20 – Válvula de contrabalanço no circuito.


Ainda segundo Palmieri, para cumprir essa função utilizamos as válvulas de

contrabalanço, podendo ser de comando direto ou remoto (piloto interno ou externo).

A válvula de contrabalanço nada mais é do que outra versão das válvulas de alivio e

descarga de operação indireta, como mostra a figura 20 que segue. Geralmente vem

incorporada com uma válvula de retenção integral para permitir o fluxo reverso livre.

Figura 21 – Corte esquemático da válvula de contrabalanço.


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Seu funcionamento é idêntico ao das válvulas anteriores, e pode, de acordo

com o circuito e a exata função desejada, ter as seguintes diferenças:

• Dreno externo – quando a contrapressão da linha ajusante da válvula, é

suficientemente alta, impedindo o uso do dreno interno.

• Piloto externo – quando a função da válvula é apenas garantira permanência

de um grande peso no ponto morto superior ao cilindro e a sua descida não

necessita ser controlada. Nesse caso a regulagem da contrabalanço deve ser

a mínima possível a fim de evitar que o movimento descendente do peso seja

feito de forma irregular.

• Piloto interno – quando, além da necessidade de se manter o peso em posição

elevada, devemos controlar o seu movimento descendente (PALMIERI, 1985).

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5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

O trabalho foi feito de acordo com o objetivo principal, onde se indicou a

substituição das principais peças sobressalentes hidráulicas por peças hidráulicas que

trabalhem em conjunto a automatização, proporcionando uma maior segurança para

o operador e também estando de acordo com as principais normas de segurança,

inclusive com a NR-12, norma que rege os parâmetros de segurança em maquinas e

equipamentos.

Com isso será possível fornecer um equipamento mais correto do ponto de

vista de segurança, reduzindo desta forma os riscos e impactos seja ela para

integridade física do operador desta máquina como também para o meio ambiente

onde se localiza o equipamento por se tratar de prensa destinada a prensagem de

matérias recicláveis. O antigo sistema hidráulico, deixava o operador exposto a um

risco de acidente muito alto, como consequência, o trabalho feito por esse

equipamento estaria em desacordo com os parâmetros exigidos com relação à

segurança.

Portanto, como já foi dito e visto no trabalho o foco principal foi à melhoria de

uma prensa enfardadeira, melhoria essa que irá além de garantir maior segurança, irá

também agilizar o processo de prensagem das embalagens.

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REFERÊNCIAS

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DESIGN DAÚDE. O que é segurança do trabalho? 2019. Disponível em: < http://www.designsaude.com.br/o-que-e-seguranca-do-trabalho/>. Acesso em: 07 set. 2019.

FIALHO, A. B. Automação Hidráulica Projetos, Dimensionamento e Análise de Circuitos. 6. ed. São Paulo: Editora Érica, 2011.

FIERGS. Manual de segurança em prensas e similares. Porto alegre, 2006.

HATANDA, F.; OYAMA, F. Y. Estudo para otimização de prensas enfardadeiras e de seu processo de fabricação. Cornélio Procópio. 2005

INPAME. Programa de prevenção de riscos em prensas e similares. 2019. Disponível em: . Acesso em: 21 out. 2019. KLUG, J. L. Implantação de um Laboratório de Controle de Contaminação na Empresa Soprano – Unidade Equipamentos Hidráulicos. 2005. Trabalho de Diplomação – Departamento de Metalurgia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2005.

LINSINGEN, I. V. Fundamentos de Sistemas Hidráulicos. 2. ed. Florianópolis:

Editora da UFSC, 2003.

MEDISA. Ergonomia. 2000. Disponível em: < http://www.medisa.com.br/artigos2.html>. Acesso em: 01 set. 2019.

MINISTERIO DO TRABALHO E EMPREGO. Nota Técnica Nº 16/DSST. 2005. Disponível em: http://www.segurancanotrabalho.eng.br/manuais_tecnicos/nt_16.pdf. Acesso em: 31 ago.2019.

NOBRE JUNIOR, H. B. Os acidentes de trabalho em prensas analisados pelos Auditores Fiscais do Trabalho do Ministério do Trabalho e Emprego no período de 2001 a 2006. Botucatu, 2009.

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PALMIERI, A. C. Manual de Hidráulica Básica. 2º ed. Porto Alegre: Racine, 1979. UMR. Primeira prensa hidráulica. 2019. Disponível em: . Acesso em: 26 out. 2019.

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IMPLEMENTAÇÃO DA NORMA NR-12 EM PRENSA ......00. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Pitágoras Unopar, Bandeirantes, 2019. RESUMO