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TTeeccnnoollooggiiaa ddeeMMoonnttaaggeemm MMeeccâânniiccaa
MecânicaMecânico de Montagem de Produtos
2
eessttaammooss llaappiiddaannddoo oo ffuuttuurroo ddoo BBrraassiill
Coordenação do ProgramaBeth Callia
Supervisão PedagógicaAlfredo Vrubel
ColaboraçãoZita Porto Pimentel
Autoria deste CadernoCarlos Avelleda e Francisco Basto
Revisão de textoAlfredo Vrubel
Produção gráficaMDcomunicaçãototal
R. Heitor Penteado, 10305437-000 São Paulo SP
www.md.com.br
EditoraçãoLASER PRESS
Av. Goethe, 71/80690430-100 Porto Alegre, RS
ApoioMEC - Ministério da Educação
PROEP - Programa de Expansão daEducação Profissional
Realização
Al. Tietê, 618 casa 101417-20 São Paulo SP
www.formare.org.br
Iniciativa
5
O Programa Formare tem a missão de desenvolver as
potencialidades de jovens de 15 a 17 anos para integrá-los à
sociedade como profissionais e cidadãos. Constituído por escolas
independentes, localizadas junto às unidades fabris das empresas
parceiras, sob a coordenação geral e técnica da Fundação Iochpe,
oferece oportunidade de formação profissional e de inserção social.
Os alunos Formare, residentes em comunidades vizinhas às
empresas, são encaminhados ao mercado de trabalho e
acompanhados em seu período inicial de atividade.
As primeiras escolas foram criadas pela Iochpe-Maxion S.A., em
1988, no Rio Grande do Sul e em São Paulo. A partir de 1995, o
Programa passou a buscar o aperfeiçoamento dos cursos oferecidos
e o crescimento em âmbito nacional, em um processo comparável à
lapidação de uma pedra bruta para transformá-la em puro
diamante.
Como modelo vitorioso de franquia social, o Formare já se encontra
com mais de duas dezenas de escolas implantadas no Brasil e na
Argentina. Cerca de 85% dos jovens formados empregaram-se em
pequenas, médias e grandes empresas, triplicaram sua renda em
três anos, e muitos prosseguiram seus estudos até o nível superior.
Os cursos e materiais pedagógicos Formare são estruturados de
acordo com as linhas do Programa de Expansão da Educação
Profissional do Ministério de Educação (PROEP/MEC), bem como
dos princípios da educação tecnológica contemporânea. Assim, os
cursos Formare ajudam a desenvolver características essenciais para
um bom desempenho profissional: multifuncionalidade,
flexibilidade, comunicabilidade, responsabilidade e criatividade,
com base em pesquisa para identificar as carências e necessidades
do mundo do trabalho nas regiões em que as escolas são
implantadas.
FFoorrmmaarree -- UUmmaa EEssccoollaa ppaarraa aa VViiddaa
6
IInnttrroodduuççããoo
7
Quando se observa um avião ou um automóvel não é difícil ficarmos
impressionados com o desenho arrojado, a velocidade e o conforto.
Para fabricá-los, são necessários investimentos em tecnologia que
possibilitem obter sofisticação, leveza e aproveitamento de espaços,
entre outras qualidades.
Você já parou para pensar como se faz para montar um quebra-
cabeças com 400 peças, ou um outro com três milhões delas? Pois um
motor de automóvel reúne cerca de 400 componentes diferentes e um
avião chega a ter três milhões. Não é por acaso que são necessários
em torno de oito anos, entre o primeiro rascunho e a entrega de um
avião ou navio, dos quais cerca de dois somente para a sua montagem
e acabamento.
Como os montadores conseguem não se perder, ou não ou ter de
recomeçar tudo, quando, ao terminar a montagem, percebem que
sobrou material?
Aparentemente, uma coisa não tem nada a ver com a outra, mas
imagine o que um explorador como o Amyr Klink precisa
para empreender as suas aventuras com êxito. A
resposta é planejamento.
Em outras palavras, é fundamental preparar o que se pretende realizar.
Isso significa colocar no papel tudo o que será necessário (recursos), o
que fazer e como fazer (objetivos e métodos) e, inclusive, onde fazer.
Assim, o aventureiro precisa de mapas, rotas, informações sobre
lugares, equipamento para sobrevivência, possibilidade de uso de
guias, previsão de duração da jornada, rotas alternativas, etc.
Da mesma forma, a área de montagem de produtos precisará de
desenhos mecânicos, vistas, detalhamentos de peças, informações
sobre a máquina que será montada, as técnicas de ajustagem de seus
componentes, a relação de ferramentas a serem utilizadas, dispositivos
especiais de apoio à montagem, prazo de entrega, instrumentos de
medição, controle de qualidade de peças e produtos, tempos e
movimentos envolvidos, etc.
8
Para saber como e quando utilizar tudo isso, certamente será
necessário treinamento. Este caderno tem o objetivo de ajudar o aluno
Formare a chegar lá.
9
1 FERRAMENTAS MANUAIS E TÉCNICAS DE MONTAGEM DE PRODUTOS EM GERAL 111.1 Martelos / alicates / chave de fenda / Philips / Allen / saca polias / chave de impacto 121.2 Elementos de apoio para eixos e árvores / mancais, rolamentos lubrificação / fluidos lubrificantes / elementos de vedação 221.3 Tipos de vedação 311.4 Correias trapezoidais, dentadas 331.5 Molas de tração e compressão 371.6 Exercícios 40
2 TORQUÍMETRO: CONCEITO, UNIDADES E VALORES USUAIS 442.1 Torque: conceito, unidades e valores usuais 462.2 Torquímetros: tipos, funcionamento e conservação 472.3 Exercícios sobre o segundo capítulo 48
3 MÉTODO DE TRABALHO 493.1 Tempos e movimentos 503.2 Condições ambientais dos postos de trabalho 513.3 Melhorias no método de trabalho 523.4 Exercícios propostos sobre o terceiro capítulo 53
4 LAYOUT DA ÁREAS DE PRODUÇÃO 55 4.1 Layout por produto, processo e posicional 564.2 Princípios do layout (arranjo físico) 594.3 Exercícios sobre o quarto capítulo 60
5 SIMULAÇÃO: MONTAGEM DE PRODUTOS 615.1 Planejamento e organização da produção 635.2 Avaliação da simulação da produção 665.3 Adaptar a simulação para novas produções 675.4 Exercícios sobre o quinto capítulo 68
6 Gabaritos 69
7 BIBLIOGRAFIA 71
ÍÍnnddiiccee
10
1FFeerrrraammeennttaass MMaannuuaaiiss ee TTééccnniiccaass ddee MMoonnttaaggeemm
ddee PPrroodduuttooss eemm GGeerraall
1.1 Martelos, alicates, chaves de fenda / Philips, saca-polias e chaves de impacto
1.2 Fixações com parafusos, porcas, arruelas, pinos, anéis elásticos e chavetas
1.3 Uso de morsa, saca-polia e prensa. Montagem de rolamentos. Retentores
e selos mecânicos. Óleos e graxas
1.4 Correias trapezoidais, dentadas, molas de tração e compressão
1.1 MARTELOS / ALICATES / CHAVES DE FENDA / PHILIPS /ALLEN /SACA POLIAS / CHAVE DE IMPACTO
√Martelos: são ferramentas que transformam energia potencial em energia cinética e esta, por sua vez, em impacto. Explicando melhor: quando um martelo elevado tem energia potencial relativa à altura em que se encontra em relação ao ponto que irá atingir. Quando é lançado contra o objeto a ser atingido, ele adquire energia cinética ou de velocidade. Ao atingir o alvo, a cabeça do prego, por exemplo, toda a energia de velocidade é instantaneamente transformada, pelo impacto, na deformação do prego e deslocamento do mesmo dentro do meio onde está sendo cravado (parede, madeira, etc).
Os martelos têm pesos, formas e funções variadas.
Como pressão = força / área, quanto menor a área da ponta do
martelo, maior será a pressão que o impacto exercerá sobre uma
determinada superfície que um funileiro deseje trabalhar. Isto será
necessário para materiais mais duros.
Assim, existem os martelos tipo bola que são utilizados quando a
intenção é deformar o material. Escolhem-se bolas de maior
diâmetro quando se deseja menor intensidade de impacto e as
menores quando se deseja maior intensidade.
Mas existem, igualmente, martelos de borracha cuja energia de
impacto será menor devido à sua massa menor. Entretanto, quando
a intenção é apenas fazer soltar uma peça emperrada por ferrugem,
sem que a superfície da mesma seja deformada (amassada), então
faz-se uso desta ferramenta, também conhecida por macete.
Os macetes são utilizados também quando se quer deslocar,
alinhar ou soltar peças que não podem ficar com marcas de
impacto na sua superfície.
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
12
1FFeerrrraammeennttaass MMaannuuaaiiss ee TTééccnniiccaass ddeeMMoonnttaaggeemm ddee PPrroodduuttooss eemm GGeerraall
Figura 1: uso do martelo
IMPORTANTE:
O dano causado pelo uso indevido de martelos convencionais de
impacto sobre peças de material macio é muitas vezes surpreendente,
chegando a impossibilitar a remontagem do equipamento.
O macete existe exatamente para isto: ele fica riscado, com marcas
de tinta e até faltando pequenos pedaços após o uso, MAS A
PEÇA CONTINUA COM ASPECTO DE NOVA.
√Alicates: são ferramentas que usam o princípio do braço de alavanca para amplificar a força exercida pela mão de quem o utiliza.
Tipos de pressão, de corte, de bico, universal e
especial para anéis elásticos
De pressão: ferramenta bastante útil, inclusive em casa, quando
se requer aperto estável e sem machucar as mãos. A sua abertura é
regulável, através de um parafuso, e possui um sistema que permite
travamento para o uso e destravamento quando necessário. A
superfície do seu mordente, que tem formato de “escada” (chamado
tecnicamente de recartilhado), tem a finalidade de adaptar-se
melhor às peças com que se vai trabalhar e também proporcionar
um ganho de área de contato para melhor fixação ou, “pega”.
De corte: são mais utilizados por eletricistas para o corte de fios e
arames. Os seus mordentes não possuem recartilhado mas duas
cunhas que funcionam como uma guilhotina, cortando o material
por cisalhamento.
De bico: seus mordentes possuem recartilhados, mas têm pequeno
diâmetro e, em alguns modelos, estes diminuem gradualmente, até
a extremidade. O objetivo é facilitar o acesso da ferramenta a
pontos difíceis, com pouco espaço.
Universal: este alicate combina mordente com recartilhado e corte.
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
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Figura 2 : Alicate de pressão
Figura 3: Alicate universal
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
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Especial para anéis elásticos: esta ferramenta funciona como
se fosse um alicate de bico, mas seus mordentes podem abrir ou
fechar conforme o tipo de anel elástico que se deseja montar.
Para os anéis elásticos externos, é necessário que o alicate abra seus
mordentes quando se apertam os cabos do mesmo. Assim, o anel
será também aberto para ser então encaixado num eixo.
Para anéis internos, o alicate precisa fechar o anel, logo abrirá
como qualquer alicate convencional quando for acionado.
Chaves de fenda/Phillips: as chaves de fenda possuem vários
comprimentos, para facilitar o manuseio. A sua extremidade possui
o formato adequado para encaixar na fenda da cabeça de um
parafuso: sua largura deve ser igual ao diâmetro da cabeça do
mesmo e sua espessura suficiente para o ajuste, com pequena folga.
Quanto melhor for esta ajustagem da chave sobre a fenda da cabeça
do parafuso, tanto mais fácil será acioná-la, para atarrachar ou
desatarrachar o parafuso sem grande esforço para a mão.
A principal vantagem das chaves tipo Philips é a de possuírem maior
área de contato com a fenda do parafuso, que também tem o
formato de uma estrela. Este aumento de área permite a aplicação
de maiores torques, de maneira confortável para as mãos.
Chave Allen: é uma chave bastante usada em montagens. Do
mesmo modo como ocorre com as chaves de fenda e Philips, tanto
maior for a área de contato entre a ferramenta e o parafuso a ser
acionado, tanto mais eficiente será a chave. No caso, é preciso
entender a eficiência como facilidade do operador de retirar ou
colocar parafusos com razoável torque (Figura 6).
A chave Allen oferece a vantagem da maior área de contato do
sextavado de suas extremidades, comparado ao perfil retangular da
chave de fenda e também ao da estrela da chave Philips.
Figura 4: Alicates de bico para anéiselásticos
Figura 5: Chaves de fenda e philips
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
15
Outro aspecto é o de sua geometria em forma de L, que proporciona
maior firmeza para a mão que a aciona e maior braço de alavanca,
ou seja, distância do ponto de aplicação da força ao eixo de
rotação do parafuso.
Uma chave Allen deve ser escolhida pela medição da distância entre
as faces do sextavado no interior da cabeça de um parafuso tipo
Allen. Este valor definirá o seu tamanho.
Saca-polias: trata-se de um dispositivo usado para extrair polias ou
rolamentos que estejam montados com interferência (folga negativa).
Mas se a polia tem um furo, e este está montado sobre um eixo, não
seria o caso de apenas puxar a polia com as mãos?
Certamente, a resposta é não. Isto acontece porque geralmente
existe um ajuste* entre furos e eixos, que exige uma determinada
folga máxima entre ambos. Estamos falando aqui de décimos e até
de centésimos de milímetros.
Ora, com folgas tão pequenas, o atrito entre as superfícies dificulta
bastante a desmontagem e causa um problema conhecido como
“enjambração”. Se o eixo enjambra no furo, significa que qualquer
desalinhamento entre um e outro, por menor que seja, provoca um
travamento do conjunto. Esse travamento, dependendo do seu grau,
pode ser solucionado com o uso de um macete.
Observação: cabe lembrar que, apesar do nome, um saca-polias
também extrai rolamentos (veja figura 7) e que uma polia pode ser
também desmontada com outros recursos (ver figura 8):
Chave de impacto: é uma chave de concepção bastante
interessante. Baseia-se no princípio do passo da rosca, da seguinte
forma: possui uma de suas extremidades especialmente desenhada
para sofrer impactos. No seu corpo há uma rosca externa
trabalhando sobre outra interna, tal qual um sistema
porca/parafuso e na outra extremidade há uma ponta tipo Phillips.
Figura 6: Chave tipo Allen
Figura 7: saca-polias
Figura 8: Desmontagem de um rolamento
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
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Mas como funciona uma ferramenta como esta? A grande idéia do
seu projeto está no passo da rosca no seu interior.
O passo de uma rosca, como será definido novamente no item 1.2,
corresponde à distância que uma porca percorre sobre o parafuso
se lhe dermos uma volta completa.
Ora, e o que acontece se construirmos um sistema porca/parafuso,
ou rosca interna/externa, com um passo bastante grande? O
resultado será que, para um pequeno deslocamento axial (ao longo
do comprimento do parafuso), que se dê na porca, o parafuso
girará bastante. E como é dado este deslocamento axial?
Quando damos um impacto na extremidade da chave!
O que acontece normalmente com parafusos e porcas é que giramos
um ou outro primeiro e depois observamos o resultado do avanço
axial. No caso de uma chave de impacto, você dá a pancada e o
efeito é o giro da outra extremidade para apertar ou desapertar,
com impulsão, um parafuso qualquer que esteja montado com
aperto razoável.
Chaves de boca: são as chaves para porcas e parafusos, de
cabeça sextavada, mais comuns em oficinas. Fornecidas em
conjuntos que atendem a medidas em polegadas e também em
milímetros, estas chaves devem ser escolhidas através de um número
que indica a menor dimensão do sextavado. Por exemplo, ao
medirmos a porca com um paquímetro, encontramos o valor de 13
mm. Deverá, então, ser escolhida a chave de boca de 6 mm,
estando este valor no corpo da própria chave.
As chaves de boca geralmente possuem um lado aberto para ser
usado quando há dificuldade de acesso ao parafuso ou porca, e um
lado fechado, de igual dimensão, que possibilita melhor torque.
Chaves de soquete: são chaves que são fornecidas em estojos,
possuindo um corpo básico que permite um manuseio ergonômico*
, torque mais eficiente devido ao tamanho da própria chave e, em
suas extremidades, soquetes intercambiáveis com vários tamanhos.
Os soquetes podem ser trocados através um ligeira pressão aplicada
para retirá-los.
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
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TAREFA EM LABORATÓRIO
a) fixações c/ parafusos, porcas e arruelas
b) fixações c/ pinos, anéis elásticos e chavetas
Parafusos, porcas e arruelas: os parafusos são elementos de
máquinas que podem ser usados tanto para fixação como para
transmissão. No exemplo do saca-polias vemos um caso de
transmissão de força.
Os parafusos constituem-se de um corpo e de um acionamento e
podem possuir ou não uma cabeça.
Corpo: é onde está a rosca, a qual pode ser total ou parcial.
Acionamento: é a parte do parafuso onde se encaixa a
ferramenta que o acionará. Pode ser do tipo sextavado, c/
cabeça cilíndrica e sextavado interno (p/chave allen) e sem
cabeça e com sextavado interno.
Filete de rosca: é a espiral que está “enrolada” ao longo do
corpo do parafuso. Pode ser imaginada como um fio de espaghetti
montado sobre uma barra cilíndrica que é o corpo do parafuso.
A principal vantagem das uniões por parafusos é a facilidade
de desmontagem.
Um dos problemas mais comuns em uniões aparafusadas é o
espanamento da rosca, ou seja, o filete da rosca falha por
cisalhamento (escorregamento entre planos) e “descola” da
superfície cilíndrica do corpo do parafuso.
Passo de uma rosca: medida (c/ um paquímetro) da distância entre
dois filetes consecutivos de uma rosca com uma entrada. Também
pode ser entendido como a distância axial percorrida por uma
porca sobre um parafuso, após um giro completo de 360 º sobre o
mesmo.
Figura 9: Parafuso
Figura 10: Parafuso
Figura 11: rosca
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
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Perfis de roscas: se fizermos um corte longitudinal no corpo de
um parafuso e observarmos os filetes, veremos o que se chama de
perfil da rosca. Em outras palavras, ficará definida a sua forma
geométrica , que pode ser triangular, trapezoidal, circular, dente-de-
serra ou quadrada.
Cada um desses perfis atende a uma determinada aplicação de
maneira mais eficiente, seja ela de vedação, transmissão de
movimento, transporte, etc.
Arruelas: são elementos intermediários entre o parafuso e a união
e têm funções específicas.
Arruelas lisas- funcionam como uma espécie de travesseiro para
a cabeça do parafuso e para a porca. O objetivo é proporcionar um
aumento da área de contato entre estes elementos e as superfícies
da união, diminuindo assim os esforços sobre as mesmas. Evitam-se
desta forma mordeduras e amassamentos.
Para otimizar este efeito, utilizam-se materiais macios para estas
arruelas.
Arruelas de pressão: funcionam como pequenas molas de
compressão entre parafuso e peça. Quanto maior o aperto dado no
parafuso, tanto maior será a força para comprimir a arruela. O
resultado é que o parafuso ficará tracionado e este esforço será
transmitido para os filetes, aumentando o atrito entre as roscas do
parafuso e do furo.
Este recurso é usado quando existem vibrações e é necessário
aumentar a eficiência de fixação, de tal forma que o parafuso não
se afrouxará com as trepidações.
Para satisfazer esta função, é necessário que a arruela de pressão
seja construída com materiais resistentes, denominados “aço mola”.
A figura 14 ilustra exemplos de arruelas de pressão :
Figura 12: união aparafusada
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
19
Pinos: são elementos metálicos que podem ser cilíndricos ou
cônicos, maciços ou ocos.
Figura 13: arruela Figura 14: arruela
Figura 15: arruela Figura 16: arruela
Figura 17: arruela
Figura 18: união Figura 19: união
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
20
Pino guia: procure acompanhar a montagem de uma tampa de
máquina ou outro componente mecânico que possua um grande
numero de furações para parafusos. Se a peça for pesada, e uma
talha ou até mesmo uma ponte-rolante for necessária para o seu
manuseio, ficará bastante complicado assentar a peça no lugar e
manter alinhados todos os furos de tal forma que os parafusos sejam
facilmente montados.
Para peças relativamente leves, é comum que, na falta dos elementos
de guia, o montador recorra a um macete (martelo de borracha ou
alumínio), ou a uma barra de material macio, como bronze ou latão.
Como já foi mencionado no item martelos, uma peça pode precisar
de uma “pancadinha” para chegar no lugar certo. E esta pancada
não pode ser dada por uma ferramenta que deixe marcas ou
danifique sua superfície.
Com pinos-guia, esta tampa ou qualquer outro componente que seja
pesado e que tenha muitos detalhes que devam se encaixar
perfeitamente, só poderá ser montado se os pinos e seus furos
correspondentes se encontrarem e se encaixarem corretamente.
Quando isso acontece, significa que as peças estão juntas e também
devidamente alinhadas. Muitas vezes tal alinhamento tem que ser
preciso e, para tanto, os pinos-guia são usinados com precisão,
tratados termicamente e retificados para resistirem ao desgaste
gerado pelo seu contato por deslizamento com os furos, durante os
encaixes de montagem, que podem ser freqüentes.
Assim, furos e pinos-guia são fabricados com tolerâncias apertadas
para garantir ajustes com folgas mínimas (adequadas) e, portanto,
montagens corretas.
Pinos cônicos: são elementos com características equivalentes aos
anteriores, só que têm a função de garantir que as peças unidas não
se desloquem uma em relação à outra após a montagem. Pequenos
deslocamentos por vibrações não podem ser evitados mesmo com
arruelas de pressão e parafusos bem fabricados.
O pino cônico, por sua geometria, enrijece a união tanto mais bem
apertado e ajustado esteja.
Figura 21: pino
Figura 22: pino
Figura 23: pino
Figura 24: pino
Figura 25: pino
Figura 26: pino
Figura 27: pino
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
21
Anéis elásticos: o seu nome reproduz bem a função. Estes
elementos têm a forma de anéis e funcionam como elásticos.
As figuras mostram algumas de suas aplicações. Sempre que se
deseja que um elemento montado sobre um eixo, ou mesmo o próprio
eixo, não se desloque axialmente, empregam-se anéis elásticos.
Eles são alojados numa ranhura ou canal usinado no eixo (anéis
externos) e em alguns casos no mancal (anéis internos). Como são
fabricados também a partir de aços do tipo mola, são necessárias
ferramentas especiais para a sua montagem. Para que sejam alojados
nestas ranhuras precisam ser abertos com pressão, com o auxílio de
alicates especiais, sendo em seguida encaixados nas mesmas. Os
alicates possuem mordentes com pontas finas, as quais se adaptam
aos orifícios nas extremidades dos anéis. Os anéis internos precisam
ser fechados para serem alojados nas ranhuras dos mancais.
Chavetas: quando uma engrenagem ou polia é montada sobre um
eixo e gira sobre o mesmo livremente, diz-se, em chão de fábrica, que
ela está “louca”.
Uma montagem deste tipo não tem utilidade alguma, a não ser que
seja um brinquedo que deva simplesmente girar.
Polias e engrenagens devem poder transmitir rotação e torque* para
os eixos sobre os quais estão montadas.
Para que haja esta união entre as duas partes, há várias técnicas
possíveis: montagem prensada, uso de estrias, parafusos de
travamento radiais, roscas e finalmente com chavetas.
As figuras 32 e 33 ilustram o seu uso. São necessários dois canais, um
no eixo e outro no furo, para que a chaveta trabalhe bem no meio.
Ela é um elemento que deve resistir ao cisalhamento.
Figura 28
Figura 29
Figura 30
Figura 31
Figura 32
Figura 33
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
22
Aqui cabe uma pergunta interessante: se uma polia for montada
somente com chaveta, ou somente com anel elástico, o que acontecerá?
a) Somente com chaveta: o torque será transmitido mas, com o uso,
as vibrações acabarão deslocando a polia sobre o eixo, fazendo
com que ela “escorregue” e acabe desencaixando da chaveta, ou
até mesmo caindo do eixo.
b) Somente com anel elástico: se a polia for montada com uma
folga muito pequena sobre o eixo, haverá um certo atrito suficiente
para que ela não gire “louca” sobre o mesmo. Poderá até funcionar
para cargas muita baixas, como se estivesse com chaveta.
Portanto, a polia não escorregará do eixo, pois terá como limitador
o anel elástico, mas também não cumprirá devidamente a função de
transmitir potência.
1.2 ELEMENTOS DE APOIO PARA EIXOS E ÁRVORES/MANCAIS, ROLAMENTOS/ LUBRIFICAÇÃO/ FLUIDOSLUBRIFICANTES/ ELEMENTOS DE VEDAÇÃO
Morsa: dispositivo usado para a fixação de peças nas quais se
queira fazer algum serviço de montagem, ajuste, lixamento, etc. A
força aplicada sobre uma morsa deve ser apenas suficiente para
bem fixar o objeto com o qual se trabalhará. Nas morsas hidráulicas
a pressão do óleo deve ser controlada para que não haja
esmagamento da peça.
Prensa: quando é preciso exercer uma grande força sobre duas
peças, geralmente para montá-las, usa-se uma prensa, a qual,
assim como a morsa, também pode ser de acionamento mecânico
ou hidráulico.
MANCAIS: os eixos que devem trabalhar com rotação precisam de
pontos de apoio dentro da máquina, os quais suportam o peso
próprio do eixo e também as cargas mecânicas que venham a atuar
sobre o mesmo.
Figura 34: morsa
Figura 35: Prensa
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
23
Mancais de deslizamento: quando o carregamento sobre os
mancais é elevado, e as rotações relativamente baixas, são
empregados os mancais de deslizamento. Esta denominação significa
que não será utilizado o princípio do rolamento (como será estudado
adiante), mas o de movimento relativo entre as superfícies da espiga
do eixo e de uma bucha.
Nessas situações, o custo total do mancal é mais baixo pois as buchas
são de material macio e de fabricação barata (latão ou bronze).
Qual é o papel do elemento bucha?
Ela permitirá um deslizamento mais suave, com baixo atrito e,
principalmente, manutenção fácil. Por ser um material macio, ela se
gastará antes mesmo do eixo ou do furo do apoio (mancal em si). Ou
seja, em condições normais de uso e no tempo adequado, não
ocorrerão danos ao eixo (fabricação cara), ou ao furo (carcaça da
máquina), bastando a troca de uma simples bucha de latão.
Mancais de rolamento: as principais vantagens dos rolamentos
são seu baixo atrito e fácil manutenção, uma vez que eles se
desgastam em lugar dos eixos e buchas nos mancais de deslizamento.
Quando são requeridas altas velocidades, e até médias cargas, os
mancais de rolamento são preferíveis aos de deslizamento.
Os rolamentos se diferenciam, entre outros fatores, pelo tipo de
elementos que utilizam: esféricos, cônicos, cilíndricos e tipo agulha.
Quanto ao anéis, o externo é montado com interferência (sem folga)
no furo do mancal, enquanto o interno é montado da mesma forma
sobre o eixo.
Este tipo de montagem significa que uma peça não é facilmente
encaixada dentro da outra, demandando, em alguns casos, o uso de
uma prensa, pois a intervenção do montador não é suficiente. Como
resultado, os anéis ficam rigidamente montados, não permitindo
movimento relativo entre anel/furo ou anel/eixo.
Figura 36: mancal
Figura 37: mancal
Figura 38: rolamentos
Figura 39: rolamento
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
24
Isto é necessário para que todo o atrito gerado pela rotação do
eixo no mancal fique por conta dos elementos rolantes “dentro
do rolamento”.
A engenharia de todo rolamento consiste exatamente na fabricação
precisa dos seus componentes internos, visando sempre menos atrito
e, conseqüentemente, menos desgaste. Para tanto, os elementos
rolantes são tratados termicamente para apresentarem elevada
dureza superficial e resistirem ao desgaste por rolagem.
MONTAGEM:
a) Rolamentos auto-compensadores: permitem pequenos
desalinhamentos entre eixo e mancal, principalmente provocados
por montagens com dificuldades de acesso, peso ou geometria.
O anel externo pode deslocar-se angularmente em relação ao
interno e até desmontar-se. Assim, é necessário, inicialmente,
separar anéis, elementos e espaçador.
O anel interno é aquecido em forno, ou cuidadosamente com
maçarico, para que se dilate e possa ser montado, facilmente, sobre
a espiga* do eixo. A montagem é feita com as mãos protegidas por
luvas de couro.
Em seguida, o espaçador é recolocado sobre o anel interno e os
elementos rolantes colocados, um a um, nos espaços
correspondentes do mesmo. É necessária uma ligeira pressão
manual para esta etapa.
A montagem dos anéis externos pode ser feita com o auxílio da
prensa, ou manualmente (como para o anel interno), se houver
meios de resfriar o anel para que seu diâmetro diminua por
contração térmica.
Figura 40: rolamento
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
25
Lubrificação
Escorregar num piso encerado, deixar escapar o sabonete das mãos
durante o banho, ou pingar umas gotas de óleo na corrente de uma
bicicleta “seca”. O interessante, nesses exemplos, é que nem sempre
é preciso reduzir o atrito. Por vezes, é imprescindível que não haja
lubrificação (pisos anti-derrapantes). O atrito depende dos materiais
em contato, da qualidade de suas superfícies e das forças aplicadas
sobre o conjunto.
A equação para a força de atrito ajuda a esclarecer esta questão:
O coeficiente depende do material e do acabamento da
superfície. A carga aplicada pode ser o peso de quem calça o
sapato que escorrega no piso, ou do eixo apoiado sobre mancais e
carregado com engrenagens e polias para “piorar a situação”.
Mas o que é o atrito?
É o resultado do movimento entre duas superfícies que estejam
em contato.
Quem observar essas superfícies no microscópio, verá que existem
asperezas muito pequenas, chamadas de rugosidade. A aspereza é
visível e é possível, inclusive, senti-la com os dedos.
Mas até a superfície mais bem polida possui irregularidades
invisíveis, pois nenhum processo de fabricação é perfeito.
Trabalhando com números para compreender melhor, as asperezas
são medidas em décimos de milímetros, e as rugosidades em
centésimos, milésimos de milímetros e até menos.
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26
Imagine então o resultado do “esfregamento” de milhões de picos de
micro-asperezas entre si. Agora fica mais fácil entender porque é
necessário exercer uma força F (da equação) para vencer o atrito. E
também porque as suas principais consequências são o calor e o
desgaste (arrancamento dos picos de rugosidades).
Portanto, lubrificar significa diminuir e, em alguns casos, eliminar
este contato. Como será possível eliminar? Pense um pouco sobre
uma possível solução. Voltaremos ao assunto mais tarde.
Óleos
Quando lubrificamos com óleo, forma-se uma película entre as
superfícies em movimento e deixa de ocorrer o chamado contato
“metal/metal”. Esta película, denominada tecnicamente de filme
lubrificante, preenche todos os espaços, inclusive penetrando
milimetricamente nas rugosidades, e possibilita um deslizamento
mais suave e sem desgaste. Por isto, é necessário menos força, e
ocorre menor aquecimento e desgaste.
Assim, é preciso um esforço mínimo para manter em funcionamento
um eixo lubrificado. Passa a haver um movimento entre as camadas
do filme lubrificante, fazendo com que deslizem umas sobre as
outras e, curiosamente, também gerando calor, e não desgaste.
Por este motivo, dependendo da carga sobre o mancal e da rotação
utilizada na máquina, ocorre aquecimento do óleo lubrificante e
pode ser até utilizado um sistema de resfriamento para aumentar a
vida do mesmo. Lembremo-nos de que o aquecimento acelera as
reações químicas, principalmente as de oxidação. Ora, todo fluido
lubrificante possui determinadas propriedades que o recomendam
para este ou aquele uso específico. Enquanto estas propriedades
forem mantidas em níveis satisfatórios, o fluido atenderá ao uso.
Depois de um certo tempo, esta condição não será mais atendida e
ele não poderá mais ser usado. Neste ponto, o óleo chegou ao final
de sua vida útil, a qual geralmente é medida em horas de
funcionamento da máquina.
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27
Graxas
A graxa não escorre facilmente; ela adere, fica presa à superfície.
Esta é exatamente a sua utilidade: manter-se no lugar onde foi
colocada e garantir poucas perdas por escorrimento.
√Aditivos - visando melhorar sempre suas especificações e prolongar a vida de um óleo lubrificante, os químicos pesquisamconstantemente o uso de substâncias que as mantenham por mais tempo e, se possível, melhorem suas especificações. Há vários tipos de aditivos: anti-espumante, anti-oxidante, anti-congelante, para extrema pressão, anti-chama, detergentes, etc.Vejamos suas utilidades.
√Anti-espumante - quando o óleo é usado dentro de um circuito hidráulico, ele é agitado quando passa pela bomba hidráulica, o que facilita a sua mistura com o ar ambiente, gerando bolhas. Ora, a espuma nada mais é que o ar contidodentro de um fluido sob a forma de bolhas. O problema é que, se este efeito aumentar, diminuirá a eficiência de lubrificação do óleo e até mesmo a bomba não funcionará com o mesmo rendimento.
√Anti-oxidante - contribui para que o óleo resista ao aumento
de temperatura sem que reaja com o oxigênio do ar com a
mesma velocidade que ocorre sem o aditivo.
√Anti-congelante - talvez seja difícil imaginar que o óleo da
máquina chegou a congelar porque vivemos num país
essencialmente tropical e quente. Mas, se pensarmos em lugares
onde são comuns temperaturas negativas, perceberemos que, se
a água congela nas torneiras, como vemos nos noticiários, por
que o óleo não poderá congelar dentro de um equipamento?
Mas como ele age exatamente? Reduzindo a temperatura de
congelamento do fluido lubrificante. Exemplo: se o óleo sem o
aditivo congela a -5o. C, então o aditivo fará com que congele
somente a -150C, o que é uma vantagem!
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28
√Para extrema pressão (EP): para entendermos bem este conceito, vejamos inicialmente o que é “ruptura do filme lubrificante”.
Já estudamos que o filme de fluido deve evitar o contato entre as
superfícies que estão em movimento na máquina, afinal os picos de
rugosidades não devem, dentro do possível, se tocar. Mas se a
carga na máquina se elevar além de certos limites, a viscosidade e
tensão superficial do filme fluido não irão suportar toda e qualquer
condição. Poderá ocorrer, então, um rompimento deste filme e, a
partir de um determinado instante, passará a haver novamente o
indesejado contato “metal/metal”.
Qual é o papel do aditivo EP? Criar condições para que as
moléculas do fluido mantenham a sua coesão e, portanto, não se
rompam tão facilmente naquelas condições extremas de
funcionamento do mancal da máquina.
√Anti-chama - aumenta a temperatura na qual o fluido normalmente entraria em combustão. A máquina poderá trabalhar naquela temperatura sem riscos de incêndio do óleo.
√Detergente: um dos grandes problemas dos circuitos hidráulicos é o da contaminação por partículas de sujeira.Elas podem causar entupimentos, arranhões nas superfíciesque se movimentam entre si com ajustes precisos (folgas muito pequenas) e mau funcionamento de válvulas hidráulicas e outros dispositivos.
O que se faz para diminuir o seu efeito é reuni-las em grupos
maiores, como quando a sujeira em casa é varrida e juntada num
canto para facilitar o seu recolhimento. Acontece que, quando elas
formam estes aglomerados de partículas, a sua massa aumenta e
fica mais fácil evitar que circulem pela máquina, pois tenderão a
precipitar no fundo do reservatório de óleo por ação de seu peso.
Os detergentes auxiliam esta aglomeração de partículas de sujeira.
√Tipos de sistemas de lubrificação: lubrificar é, portanto,
reduzir o atrito através de fluidos especialmente escolhidos. Mas de
que forma é possível levar o fluido nos locais desejados? É o que
será visto a seguir.
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29
√Lubrificação hidrodinâmica - é o que chamamos, de
forma tradicional, de lubrificar. O óleo é colocado manualmente
sobre o local desejado através de recipientes denominados
almotolias. O acesso ao interior do mancal se dá por ação da
gravidade (escorrimento).
Outra forma empregada é pelo uso de Carters, que funcionam como
reservatórios, dentro dos quais fica parcialmente imerso um eixo
tipo virabrequim. A lubrificação se dá, parte pelo contato direto do
eixo com o óleo, que deve estar no nível apropriado, e parte por
respingo. Assim, a própria rotação do virabrequim ajuda a espalhá-
lo em todas as direções.
O que quer dizer “hidrodinâmica”?
Significa que, nestes casos, o óleo só atingirá todos os pontos
necessários das superfícies se houver movimento. Do contrário, o
fluido ficará simplesmente depositado no fundo do mancal ou do
Carter, sendo levado progressivamente por arrastamento ou
respingo, somente quando a máquina for acionada.
Estes sistemas são claramente mais baratos, entretanto não
permitem uma utilização imediata do equipamento a plena carga,
pois torna-se necessário esperar pela completa lubrificação das
superfícies em movimento relativo.
√Lubrificação hidrostática: determinadas máquinas
possuem um botão para acionar o sistema hidráulico. Só depois
de acionado o sistema, o motor principal pode ser ligado e a
máquina funcionará normalmente. Quando há vários mancais,
planos e circulares, para serem atendidos em toda a máquina,
utiliza-se um sistema hidráulico especial para a lubrificação.
Figura 41: lubrificação
Figura 41: lubrificação
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
30
Assim, ninguém precisará gotejar óleo em parte alguma porque isto
será feito automaticamente e com pressão. Estando a
bomba deste sistema acionada, o fluido lubrificante será conduzido
a todos os pontos necessários e, além disto, não será gotejado, mas
injetado.
Isto significa que não será necessária a rotação de um eixo para
haver o espalhamento sobre as superfícies. A entrada do óleo sob
pressão no mancal produz o efeito de manter todos os seus pontos
bem atendidos.
Vantagens – Lubrificação rápida, eficiente e bem feita.Desvantagens – Custos de aquisição da máquina e de suamanutenção.
√Mancais aerostáticos: o fluido utilizado para manter as superfícies em movimento separadas é o ar comprimido. Este sistema exige uma usinagem perfeita das superfícies, para que a folga mantida seja mínima, e o fluxo de ar seja constante e o mais homogêneo possível. Tais fatores encarecem a fabricação destes mancais, mas por outro lado, o fluido utilizado é grátis!
Outra importante característica é o seu uso em equipamentos que
não podem ser contaminados por substâncias químicas contidas nos
óleos ou ainda onde não podem haver riscos de combustão.
Exemplo: alimentos e medicamentos.
√Mancais magnéticos: se é criado um campo magnético, através de um poderoso eletroímã, e mantidos eixo e mancal, ambos com a mesma polaridade, então haverá forte repulsão entre eles. Em outras palavras, o eixo ficará em suspensão magnética sobre o furo do mancal e, se o campo magnético for suficientemente forte, as superfícies não se tocarão.
Sem ruptura de filme lubrificante, contaminação ou oxidação, nem
vazamentos. Altas ou baixas temperaturas também não serão
fatores de risco para manutenção de lubrificantes.
Esta é uma ótima opção de mancalização, mas aparecem os fatores
custo de aquisição, volume ocupado pelo eletroímã, que será tanto
maior quanto maior for a necessidade de carga e, finalmente,
qualquer falha eletroeletrônica e o eixo simplesmente desabará
sobre o mancal!
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31
Retentores e selos mecânicos
Agora que estudamos conceitos como atrito, lubrificação e
mancalização, surge uma questão curiosa: como fazer para manter
o lubrificante dentro do mancal livre de contaminações e,
principalmente, manter o mancal estanque?
A estanqueidade está ligada à vedação. Um mancal será estanque se
possuir boa capacidade de evitar vazamentos externos ou internos.
1.3 TIPOS DE VEDAÇÃO
Podemos classificar as vedações quanto à posição relativa de cada
componente e ao tipo de contato.
Posição relativa: tomemos a tampa de um motor, devidamente fixada
sobre o bloco e o pistão no interior do mesmo.
No primeiro caso, não há movimento relativo entre a tampa e o bloco,
até mesmo porque um elemento é aparafusado ao outro para não
haver perda de pressão ou de óleo. No segundo caso, há movimento
relativo pois o pistão trabalha deslizando dentro da camisa do cilindro
e, mesmo nestas condições, deve manter os ambientes de câmara de
combustão e do Carter devidamente vedados.
Tipo de contato: entre a tampa e o Carter, existe uma junta que é,
inclusive, trocada, periodicamente, segundo o recomendado pelos
fabricantes para as revisões. Entre o pistão e a camisa do cilindro,
existem os anéis de raspagem e de pressão.
Mas, se observarmos as válvulas de admissão e de descarga, veremos
que fazem contato direto com as sedes (onde se apóiam quando estão
fechadas) de válvulas, não havendo elementos intermediários
para auxiliar na vedação.
Figura 43: vedação
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32
Muitas vezes a vedação requer atenção aos seguintes aspectos:
√Temperatura: no caso de se trabalhar em ambiente com temperatura muito elevada, a vedação torna-se mais difícil;
√Acabamento das peças: uma boa vedação requer bom acabamento das superfícies a serem vedadas;
√Pressão: quanto mais elevada a pressão do fluido, tanto maior seráa possibilidade de escapamento, ou seja, a vedação torna-se mais difícil;
√Estado físico: os fluidos líquidos são mais fáceis de serem vedados dos que os fluidos em estado gasoso.
Portanto, os elementos de vedação de máquinas devem ser adequados
a esses aspectos, para evitar riscos de escapamento e acidentes.
Tipos de vedação direta para junções fixas
Vedação em ogiva, para baixas pressões – a vedação ocorre em uma
superfície tronco-cônica com esfera
Vedação em faca, para médias pressões – efetuada mediante a
aproximação de uma coroa circular a um plano
Vedação cônica, para altas pressões – é o melhor tipo de vedação.
Ela se efetua entre duas superfícies cônicas quem tenham a mesma
conicidade (condição para bom encaixe), conforme fig.43
Figura 44
Figura 45
Figura 46
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
33
Vedação de junções fixas com elementos intermediários - neste tipo de
vedação são usadas guarnições. Guarnições são peças flexíveis
colocadas entre duas superfícies rígidas, geralmente planas. Desta
forma, as guarnições impedem a passagem ou vazamento de fluidos.
As guarnições podem ser feitas de borracha, cobre, cortiça ou
amianto, e podem ter formatos variados: chatos, perfilados,
revestidos, etc. A vedação com elementos intermediários tem a
vantagem de ser feita com mais facilidade do que a vedação direta.
Enquanto que, na vedação direta, é necessária uma manufatura
(usinagem) precisa das superfícies, com o uso de guarnições, basta
uma simples pressão para moldar a guarnição entre as superfícies
a serem vedadas.
1.4. CORREIAS TRAPEZOIDAIS, DENTADAS, MOLAS DETRAÇÃO E COMPRESSÃO
CORREIAS são elementos mecânicos utilizados para transmissão
de potência entre eixos que não sejam colineares, ou seja, não
estejam alinhados, mas paralelos.
Características: são flexíveis, de baixo custo, e não são tão ruidosas
como as correntes. A sua escolha correta, por meio de um catálogo,
deve ser, principalmente, guiada pelo conhecimento prévio da
potência a ser transmitida. Por esta razão, vemos máquinas
montadas com uma ou mais polias: se o número de correias não for
suficiente para um determinado caso, surgirão problemas do tipo
patinação (escorregamento) da correia sobre o canal da polia ou
até falha precoce através de fissuras e rompimento.
Procure reparar que as correias trabalham ora extendidas, ora
dobradas sobre as polias. Este constante dobra/estica será tanto
mais frequente quanto a rotação utilizada e provocará um tipo de
falha mecânica conhecido por fadiga.
fadiga ocorre sempre que existem tensões alternadas.
Figura 47:exemplos de guarnições
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
34
Vamos pensar num exemplo bem comum. Como fazemos paraquebrar um arame fino usando apenas as mãos? Dobramos paraum lado e para o outro, continuamente, até que comecem aaparecer pequenas rachaduras na região de dobramento e,finalmente, o arame se rompa. Quando dobramos para baixo, aparte de cima de sua superfície fica tracionada, enquanto a debaixo se comprime. Quando invertemos o processo, dobrando oarame para cima, o lado que estava tracionado, anteriormente,passa a ficar comprimido e o outro lado também se inverte.
Quando uma peça qualquer, flexível ou não, é submetida a esforçosalternados, dizemos que está sob fadiga e certamente irá romper maisdepressa do que se estes mesmos esforços não fossem alternados.
Se temos esforços que mudam ao longo do tempo, o carregamentoé chamado dinâmico. Se não variar ao longo do tempo ochamamos de estático.
As cargas dinâmicas merecem sempre mais atenção que asestáticas, se fixarmos um mesmo valor para ambas.
Agora podemos entender melhor porque as correias possuem reforçosde aço na região que sofre tração e ranhuras estrategicamenteposicionadas na parte “de dentro”, onde ocorre a compressão.
Os fios de aço resistem bem à tração e às ranhuras e, por sua vez,facilitam o dobramento sem enrugamento.
Correias planas e trapezoidais
As correias planas têm secção transversal retangular e são apoiadassobre polias, também planas.
As correias trapezoidais têm este nome porque a sua secçãotransversal possui o perfil de um trapézio. A principal vantagem na área de apoio da correia sobre a polia.
As polias para correias trapezoidais possuem canais com a mesmaforma para permitir um apoio adequado. Apesar do fundo dacorreia não encostar na polia, os lados do trapézio o fazem, e demaneira mais eficaz do que no caso das correias planas. Assimsendo, com mais área de contato, teremos mais força de atrito entrecorreia e polia, permitindo maior transmissão de potência, sem quehaja patinação.
Figura 48:polia
Figura 49:polia
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
35
DETALHES DE MONTAGEM: alguns cuidados devem ser tomados
antes de uma montagem deste tipo. Inicialmente, como já foi
comentado, devem ser escolhidas tantas correias quantas forem
necessárias para transmitir a potência requerida com folga. Isto quer
dizer, que se precisarmos transmitir 15 CV e temos correias de 3 CV
cada, não seríamos muito prudentes comprando apenas cinco
correias. Levando em consideração as perdas naturais de um sistema
de transmissão, expressas através do rendimento mecânico (dado
fornecido pelos catálogos), o resultado seria algo em torno de seis
correias. Desta forma, seria obtido um coeficiente de segurança de 1,2
. Dito de outra maneira, teríamos 20% de potência acima do desejado.
Tal procedimento é pratica comum em qualquer cálculo técnico.
Em seguida, os catálogos também chamam a atenção para o raio
mínimo de dobramento. Se usarmos uma polia inadequada para a
correia, por exemplo, com o diâmetro menor que o recomendado, os
esforços de tração já mencionados poderão aumentar muito e a
correia falhará por fadiga bem antes do esperado.
Você já observou o tamanho daqueles carretéis usados para
transportar cabos para telefonia? Quanto maior o diâmetro do
componente, seja ele um cabo, um conduíte, fio, corda, ou a secção
transversal das correias que estudamos, igualmente maior deverá ser
o diâmetro do carretel de transporte ou da polia, respectivamente.
Ajuste de tensão: toda correia deve trabalhar com uma determinada
tensão, indicada pelos fabricantes. Se a tensão de trabalho estiver
acima deste valor, haverá atrito excessivo com as polias e esforços
elevados de tração, tanto na correia como nos eixos porta-polia. Os
resultados serão vida reduzida da transmissão e, inclusive, colapso
de elementos.
Por outro lado, uma correia com tensão insuficiente certamente
“patinará” sobre a polia e não transmitirá adequadamente a
potência. Devido a este escorregamento, ocorrerá igualmente
desgaste prematuro da correia.
A tensão correta é obtida através do maior ou menor afastamento
entre os eixos das polias e envolve, geralmente, o afrouxamento de
uma porca ou parafuso para deslocamento do eixo móvel.
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
36
Como saber se a tensão aplicada é suficiente?
Pela verificação do deslocamento máximo obtido quando se aplica
uma carga sobre a correia a meia distância entre as polias. Esta
flecha máxima está relacionada à tensão na correia. Quanto maior
esta flecha, menor será a tensão. Os catálogos normalmente
informam este valor em milímetros.
Por outro lado, estes elementos são flexíveis e cedem com o tempo
de uso, devendo ser novamente tensionados para recuperar o
rendimento da transmissão.
Para tanto, são utilizados parafusos que permitem aumentar a
distância entre as polias. Observe como isto é feito num automóvel
para tracionar a correia do alternador.
Correias dentadas
Pode acontecer que tenhamos demanda de torque e não
possamos contar com tantas correias, até porque o bom
aproveitamento volumétrico de uma máquina é de fundamental
importância: seria estranho colocar tantas correias umas ao lado
das outras que o conjunto pareceria uma correia de transporte,
ficando com largura desproporcional.
Nestes casos, devemos usar uma correia dentada. Como mostra a
figura seguinte, deixamos de contar apenas com o puro atrito entre
as superfícies das correias planas e trapezoidais e passamos a ter
um engrenamento entre os dentes internos da correia e aqueles da
roda dentada (polia com dentes).
Nestas montagens não apenas inviabiliza-se a indesejável
patinação, como também permite-se que haja uma sincronização
entre a polia motriz (do motor) e conduzida (do eixo a ser acionado).
Exemplo bem conhecido de sincronização é o caso do virabrequim
e do comando de válvulas em motores à explosão, pois se não fosse
uma correia dentada, as válvulas abririam sempre atrasadas devido
ao escorregamento.
Figura 50
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
37
1.5 MOLAS
Molas são elementos mecânicos que armazenam energia potencialelástica, tal como uma pilha armazena energia química. Isso acontececom uma mola sempre que seu comprimento é alterado por umaagente externo (força). Tal energia pode ser recuperada a qualquerinstante desde que seu comprimento retorne à condição original.
As molas são classificadas pela forma, ou segundo o modo comoresistem aos esforços.
Em sua forma geométrica, as molas podem ser helicoidais (forma dehélice) e planas.
Além destas características, devem também atender à Lei de Hookepara molas:
Como isto funciona? Quando escolhemos uma determinada mola,tal como qualquer outro componente mecânico, é necessárioconhecermos os parâmetros que diferenciam os vários elementosdentro de uma mesma família. Um dos parâmetros talvez menosóbvios para selecionarmos molas é a sua constante elástica.
A equação nos informa que, para variarmos o comprimento de umamola de um tamanho x, será necessário carregá-la com uma forçaque será k vezes maior que este tamanho. Devemos lembrar queuma mola, para ser mantida neste estado, reagirá sempre com umaforça de dimensões kx, ou seja, se o carregamento for retirado,cessará a variação no seu tamanho.
A força que será aplicada e o espaço ocupado pela mola deformadadevem atender ás necessidades do projeto ao qual se aplicam.
Procure visitar um laboratório de ensaios mecânicos onde se façamtestes com molas e observe como funcionam estas máquinas. Oresultado do ensaio com uma mola servirá para confirmar se a suaconstante elástica é confiável e com que margem de erro isto acontece.
Figura 51: molas
Lei de Hook para molas:
Onde F = força atuante sobre a molaK = constante elástica da molaX = variação do comprimento da mola devido a carga
F = k x
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
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1.5.1 MOLAS DE TRAÇÃO
São molas que trabalham tendo como agente externo uma força
trativa, ou seja, operam por esticamento. Podem ser reconhecidas
visualmente pelo fato de estarem com suas espiras todas encostadas
umas nas outras se não houver carregamento atuando sobre elas.
1.5.2 MOLAS DE COMPRESSÃO
São molas que trabalham com esforços compressivos. Podem ser
reconhecidas visualmente pelo fato de estarem com suas espiras
separadas umas das outras quando não estão com carregamento.
1.5.3 MOLAS DE TORÇÃO
São molas que trabalham com esforços que não são coincidentes com
o eixo da mola, mas produzem momento torsor em relação ao
mesmo. A figura seguinte ilustra esta diferença. Um exemplo bem
conhecido de seu emprego é o de prendedores de roupas para varal.
Procure observar como cada tipo de mola se comporta quando é
carregada!
As molas de tração têm as suas espirais cada vez mais afastadas. Nas
de compressão, as espiras são aproximadas e, conforme a carga, até
mesmo encostam-se umas nas outras. Nas molas de torção, o
diâmetro das espiras é diminuído.
Figura 51: molas de tração
Figura 51: molas de compressão
Figura 51: molas de torção
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
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1.5.4 MOLAS PLANAS
As molas planas são feitas de material plano, ou em fita, e podemser dos tipos simples, prato, feixe e espiral.
√Mola plana simples: este tipo de mola é fixa numa extremidade e livre na outra. Quando sofre a ação de uma força, a mola é flexionada em direção oposta.
√Mola prato: tem a forma de um tronco de cone com paredes de secção retangular. Em geral estas molas funcionam associadas entre si, empilhadas, formando colunas cuja altura será em função de sua aplicação.
√Feixe de molas: é feito de diversas peças planas de comprimento variável, moldadas de tal maneira que fiquem retas sob a ação de uma força. É muito utilizada na suspensão de caminhões e veículos fora-de-estrada.
Consultando um catálogo de molas, encontramos a seguinte especificação: mola de compressão, helicoidal cilíndrica de secção retangular. Examinemos o que significa o termo em relaçãoao que estudamos até agora:
√ Compressão: a mola funciona somente com forças compressivas; as espiras se aproximarão.
√ Helicoidal: refere-se à forma geométrica e a diferencia das planas, em prato e em espiral.
√ Cilíndrica: indica a forma da hélice e poderia ser também cônica.
√ Secção retangular: se feitoum corte em uma de suas espiras, com uma serra, por exemplo, sua secção transversal apresenta o formato de um retângulo.
Figura 55
Figura 56
Figura 57
Figura 58
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
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EXERCÍCIOS PROPOSTOS
1) Por que os martelos têm diferentes formatos nas suasextremidades?
2) Qual a utilidade do chamado macete?
3) Qual a vantagem de uma chave tipo Phillips emrelação à de fenda?
4) O que é “enjambramento” e o que tem a ver com umsaca-polias?
5) Qual a função de uma arruela lisa numa juntaaparafusada?
6) Em que situações são utilizadas as arruelas depressão?
7) Por que deve haver ajuste preciso (folga mínima) entreum pino- guia e o furo correspondente numa flange, porexemplo?
8) Quais as vantagens de uma união aparafusada emrelação a uma junta soldada?
9) Dê cinco exemplos de utilização de um anél elástico.
10) Cite três métodos para se fixar uma engrenagem oupolia sobre um eixo.
11) O que você entende por uma polia ou engrenagem“louca”?
12) Explique a função da chaveta e do anel elástico namontagem de uma polia sobre um eixo.
13)Como se classificam os mancais quanto ao elementode desgaste, aos esforços aplicados, a geometria doelemento desgaste e ao tipo de lubrificação?
14) Por que um rolamento requer precisão na suafabricação?
EExxeerrccíícciiooss
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
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15) Por que o desgaste é uma conseqüência do atrito?
16) Qual a função da lubrificação na mecânica?
17) O que é filme lubrificante?
18) Cite seis funções dos aditivos.
19) Em que situações se utiliza uma graxa?
20) Que fatores devem ser considerados para especificarum mancal?
21) Apresente e explique quatro diferentes casos devedação.
22) Qual a principal função de um retentor?
23) Qual a função de uma correia como elemento de máquina?
24) Como se classificam as correias?
25) Por que as correias trapezoidais proporcionam umatransmissão mais eficiente?
26) Explique a “patinação” de uma correia.
27) Por que devemos manter uma tensão mínima deesticamento numa correia?
28) Qual a principal vantagem de uma correia dentada?29) Como se classificam as molas?
30) Como se deve entender a equação para as molas: F =kx?
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2TToorrqquuíímmeettrroo2.1 Torque: conceito, unidades e valores usuais
2.2 Torquímetros: tipos, funcionamento e conservação; manuseio prático
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
44
O aumento dos requisitos de segurança e confiabilidade nas
indústrias automobilística, aeroespacial e de equipamentos, tem
levado, nos últimos anos, o estudo das juntas aparafusadas a um
grau de interesse surpreendente.
A confiabilidade numa fixação aparafusada depende do parafuso e
das partes unidas (denominadas juntas), além da precisão do cálculo
da força tensora necessária e do processo de montagem. Erros em
qualquer um desses passos podem levar ao colapso do conjunto.
O conhecimento de uma junta rigidamente fixada por parafusos é
claramente definido através das seguintes perguntas:
a) Qual é a força?
b) Como obter a força?
c) Como manter a força?
O perfeito domínio dessas três variáveis tem sido buscado nos
últimos 100 anos, mas somente após a segunda metade dos anos
60, é que um grande desenvolvimento ocorreu.
DEFINIÇÕES IMPORTANTES:
a) Junta: entende-se por junta, em uma montagem, a união
desmontável de dois ou mais componentes, por um elemento de fixação.
b) Força tensora: é a força calculada sobre um parafuso. Tem como
finalidade manter o conjunto unido apesar das forças atuantes sobre ele.
c) Alongamento: é a deformação permanente sofrida pelo
parafuso, quando este sofre uma força tensora maior que o seu
limite de elasticidade.
2TToorrqquuíímmeettrroo
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
45
d) Escoamento: é uma fase de deformação que se situa no final do
regime elástico, e a partir do qual inicia a fase de alongamento.
e) Torque: é o produto de uma força aplicada em um ponto pela
distância deste ponto a outro de interesse.
f) Torquímetro: é o instrumento que mede o torque dinamicamente,
ou seja, durante o aperto do parafuso.
IMPORTANTE: OBJETIVOS DA FORÇA DE FIXAÇÃO
Numa junta rigidamente fixada por parafusos é preciso obter e
manter uma força tensora ou trativa prévia. Ela deve ser suficiente
para manter as partes fixadas no lugar antes, e principalmente,
durante a operação do equipamento. Isto significa que a junta
deverá manter-se coesa, e resistir a todos os esforços que possam
alterar este estado. Tais esforços podem ser de natureza trativa,
tentando separar as faces internas, cisalhantes, tentando deslizar
uma face contra a outra, ou combinado.
O conhecimento prévio destes esforços faz parte da fase de projeto
da junta.
Deve-se entender que cada parafuso atua como uma pequena
prensa, comprimindo as partes, uma contra a outra . O atrito
proveniente deste contato forçado entre as faces é o elemento que
mantém a junta resistente ao cisalhamento.
Causas de afrouxamento:
a) Perda da rigidez da estrutura do conjunto;
b) Relaxamento da junta;
c) Torque insuficiente (baixo aperto);
d) Dilatação térmica;
e) Trepidação.
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
46
2.1 TORQUE: CONCEITO, UNIDADES E VALORES USUAIS
Torque, ou momento de uma força em relação a um ponto, tem suaexpressão geral dada por:
Tipos de torque:
Torque dinâmico: controla o aperto desde quando a torção doparafuso é iniciada.
Torque estático: necessita-se de uma força para vencer o atritoestático, até começar a fazer a leitura.
Uma expressão para o mesmo torque, mas que leva também emconsideração o fator atrito no parafuso, é dada por:
A distribuição do torque, aplicado em pontos percentuais sobre aenergia total, é cerca de:
√Atrito (porca/chapa, filetes das roscas, cabeça/chapa) – 60%
√Alongamento do parafuso – 30%
√Compressão da junta – 10%
Fatores para melhorar a eficiência da montagem:
a) bom acabamento da rosca;
b) escolha do perfil da rosca;
c) boa lubrificação;
T = F . rOnde T = torque (Nm, kgfm, lbf.pol.)
F = força (N, kgf, lbf)R = distância da força a um ponto considerado (normalmente um eixo, em torno do qual é gerado o torque)
T = K.D.PT = torque (Nm, lb.pé, lb.pol)
Onde: K = fator de atritoD = diâmetro nominal (mm, in)P = tensão (N, lb)
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
47
2.2 TORQUÍMETROS: TIPOS, FUNCIONAMENTO ECONSERVAÇÃO; MANUSEIO PRÁTICO.
Os instrumentos de aperto (e desaperto e medição) dividem-se em:
a) de relógio ou digital;
b) de estalo;
c) tipo ‘clicker’, com ponteiras intercambiáveis.
O instrumento é o transdutor de torque, o qual permite
medir o torque durante o aperto. São mais precisos que um
torquímetro e permitem a medição do ângulo de aperto
(deslocamento angular da ferramenta, ao qual pode ser
associada uma certa tensão no parafuso) .
Figura 59: torquímetros
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
48
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
1) O que é torque?
2) Qual seria um exemplo concreto de torque?
3) Defina uma junta.
4) Como se distribui a energia do aperto dado numparafuso que une uma junta?
5) Quais as expressões para o torque?
6)Quais as conseqüências da montagem de parafusos forado torque previsto?
PROPOSTOS
PRÁTICA DE LABORATÓRIO
1) Apresentar um torquímetro de ‘click’ e o seufuncionamento.
2) Desapertar um parafuso com o uso de ferramentas comtrês comprimentos diferentes e verificar a diminuição daforça necessária.
3) Fazer duas montagens utilizando parafusos com roscasde diferentes acabamentos e graus de lubrificação.Observar a diferença e comentar os resultados.
EExxeerrccíícciiooss
3MMééttooddoo ddeeTTrraabbaallhhoo
3.1 Tempos e Movimentos
3.2 Condições ambientais dos postos de trabalho
3.3 Melhorias no método de trabalho
3.4 Exercícios propostos sobre o terceiro capítulo
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
50
Qual a diferença entre pedalar numa bicicleta com o banco muito
baixo e andar numa bicicleta inadequada à altura do ciclista?
No primeiro caso, as pernas não serão utilizadas com rendimento
máximo, trabalhando sempre muito “dobradas”. No segundo caso,
o ciclista pedalará muito desconfortavelmente e dispendendo
esforço demasiado, não tendo satisfação com os resultados obtidos.
Pequenos detalhes deste tipo fazem a diferença para o profissional
de montagem mecânica ou qualquer outro. Quando faz a coisa
certa os resultados são visíveis: mais eficiência, ganho de tempo,
menos cansaço no final da jornada de trabalho e, evidentemente,
um produto ou serviço muito mais bem feito. Ganham a empresa e
todos os seus colaboradores.
3.1 TEMPOS E MOVIMENTOS
Os fisiologistas e engenheiros são unânimes em afirmar que , em
média, um terço das energias humanas é desperdiçado em trabalho
desajeitado e inútil. Se analisarmos os movimentos e adotarmos os
que podem ser tidos como úteis e produtivos, determinando uma
velocidade ótima para cada um, poderemos economizar grande
parte das forças mal aplicadas.
O engenheiro americano Frank B. Gibreth(1868-1924), auxiliado
por sua esposa Lilian, foi o primeiro que estudou sistematicamente
os movimentos do homem no trabalho, de modo a estabelecer
princípios cuja aplicação proporcionasse tarefas mais bem
executadas. O estudo o levou à elaboração das “Tabelas dos
Padrões de Tempos e Movimentos”, hoje amplamente utilizadas na
simplificação do trabalho.
Este estudo compreende a investigação e medida dos movimentos
realizados na execução de qualquer trabalho, buscando métodos
mais fáceis. Seu objetivo final é capacitar indivíduos a trabalhar
com o mínimo de esforço e com o máximo de eficiência.
3MMééttooddoo ddee TTrraabbaallhhoo
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
51
3.1.1 PEM - PRINCÍPIO DA ECONOMIA DOS MOVIMENTOS(CORPO HUMANO)
√ As duas mãos devem começar ou terminar os movimentos ao mesmo tempo.
√ As duas mãos não devem ficar inativas ao mesmo tempo, a não ser no período de repouso.
√ Os movimentos dos braços devem ser concluídos simultaneamente em direções opostas.
√ Utilizar o impulso quando for possível, mas deve-se reduzido ao mínimo, se for necessário muito esforço para detê-lo.
√ A seqüência dos movimentos deve ser estabelecida de forma a criar ritmo.
√ Movimentos curtos e contínuos das mãos são preferíveis aos movimentos com bruscas mudanças de direção.
3.1.2 PEM - PRINCÍPIO DA ECONOMIA DOS MOVIMENTOS(PROJETO DE FERRAMENTAS)
√ As mãos não devem ser empregadas em trabalhos que possam ser realizados vantajosamente por um dispositivo acionado pelo pé.
√ Sempre que possível, duas ou mais ferramentas devem ser combinadas numa só.
√ Os cabos de manivelas e chaves de fenda devem ser projetados de maneira a permitir uma máxima superfície de contato com a mão, onde forem necessários esforços consideráveis.
√ As alavancas e volantes devem ser colocados de tal maneira que o operador possa manejá-los com o mínimo de deslocamento de seu corpo.
3.2 CONDIÇÕES AMBIENTAIS DOS POSTOS DE TRABALHO
O posto de trabalho deve ser entendido como o local e a posição
para realizar o trabalho. Para tanto, valem os seguintes cuidados:√ As ferramentas utilizadas devem ocupar lugares fixos e
definidos, para facilmente encontrá-las;√ Os dispositivos e instrumentos de controle devem ser
colocados perto ou em frente ao trabalhador;√ Devem ser utilizadas gavetas ou recipientes com saída por
gravidade, para facilitar sua chegada ao ponto de utilização;√ Os materiais e ferramentas devem ser dispostos de tal
maneira que seja possível uma melhor seqüência de movimentos;
√ Devem ser adotados arranjos que permitam uma boa visão.√ A altura do posto de trabalho e assentos deve permitir que se
possa trabalhar sentado ou em pé.
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
52
3.2.1 ALTURA DO PLANO DE TRABALHO
√ O plano de trabalho, ou lugar onde é executado, deverá estar a uma altura de sete centímetros inferior ao cotovelo, mantendo-se o braço junto ao corpo do trabalhador em pé (assim como o nosso já comentado ciclista que não deve pedalar com os joelhos abertos).
√ A altura do assento deve ser a da coxa mantida horizontalmente pelo trabalhador em pé. A forma do assento deve ser anatômica, o que permite igual distribuição do peso do corpo.
√ Os pés deverão ter um encosto confortável a uma altura tal que a borda dianteira do assento não se apoie na coxa, de modo a permitir a livre circulação do sangue.
√ Reparar que a não observância de apenas um desses detalhes pode causar bastante incômodo após horas de trabalho. Afinal, nosso corpo deve ser bem tratado para atuar bem, pois também ele é uma máquina.
Não é por menos que existem os estudiosos da ergonomia, que é a
ciência que trata da postura e dos movimentos, que proporcionam
o maior rendimento das atividades humanas, levando em
consideração o bem -estar físico.
3.3 MELHORIAS NO MÉTODO DE TRABALHO
Um método de trabalho é melhorado quando, através de uma
modificação qualquer, o tornamos mais fácil, mais barato, mais
rápido, menos perigoso.
Para executarmos uma melhoria num método de trabalho, devemos
seguir as seguintes etapas:
1 escolher o trabalho a ser melhorado;2 observar e registrar os fatos;3 refletir e discutir sobre os fatos e criticá-los;4 elaborar o novo método;5 agir para aplicar o novo método.
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
53
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
1) Segundo o texto, qual a relação entre um banco debicicleta montado em altura inadequada e um posto detrabalho?
2) Por que é importante estudar tempos e movimentosnuma empresa?
3) O que é zona ótima num posto de trabalho?
4) Explique o que é ergonomia.
5) Quais as etapas a serem seguidas para se melhorar umposto de trabalho?
EExxeerrccíícciiooss
54
4LLaayyoouutt ddee áárreeaaddee PPrroodduuççããoo
4.1 Layout por produto, processo e posicional; montagem em série
e em células
4.2 Princípios da economia de movimento, fluxo progressivo,
flexibilidade e integração
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
56
4.1 LAYOUT POR PRODUTO, PROCESSO E POSICIONAL
Layout, palavra de origem inglesa, é amplamente utilizada no
mundo técnico e significa arranjo do espaço físico.
Observe ambientes como salas, cozinhas, refeitórios ou oficinas.
Pergunte-se: é fácil sentar no banco do refeitório sem esbarrar em
outras pessoas? É possível abrir a porta do armário sem bater com
a mesma no canto da cama?
Ou ainda, será que o operador da guilhotina, na oficina, precisa ir
muito longe para buscar as chapas que cortará na máquina? Há
espaço suficiente entre os equipamentos para que o deslocamento
dos trabalhadores e das peças seja fácil?
Todas essas perguntas serão respondidas satisfatoriamente com o
estudo das melhores opções de layout para um determinado ambiente.
Devemos levar em conta que:
1) elaborar um layout é como jogar xadrez ou montar quebra-
cabeças: usam-se pedaços de papel que reproduzem pessoas e
máquinas. Assim é possível colocá-los facilmente no espaço e
verificar os resultados.
2) pensar sempre em, no mínimo, duas soluções para o layout
estudado e discutí-las com outras pessoas.
Objetivos do layout: permitir uma redução do custo de produção,
com aumento da produtividade, observando os seguintes fatores:
√utilização racional do espaço disponível;
√redução da movimentação de materiais, produtos e pessoal;
√fluxo de materiais e pessoas mais racional;
4LLaayyoouutt ddee ÁÁrreeaass ddee PPrroodduuççããoo
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
57
√menor tempo de produção;√condições de trabalho mais eficazes.
Arranjo físico por produto ou linear: neste tipo de arranjo, os
equipamentos usados na execução do produto estão dispostos de
acordo com a seqüência de operações, e o material se move através
dos mesmos.
Exemplos: indústria automobilística, produção em série, fabricação
de resinas plásticas.
Vantagens:
√manuseio de materiais reduzido;
√menor estoque de produtos;
√mão-de-obra mais barata;
√redução de movimentações.
Desvantagens:
√comprometimento de toda a linha de produção por quebrade equipamento;
√utilização eventual do equipamento (ideal seria uso contínuo, uma vez que, normalmente, estes são alugados por hora trabalhada);
√menor flexibilidade no arranjo.
Arranjo físico por processo ou funcional: as operações semelhantes,
ou máquinas do mesmo tipo, são agrupadas em um único setor e o
material move-se através desses setores.
Exemplo: indústrias cerâmicas, indústrias de transformação de
material plástico, indústrias têxteis.
Figura 60: arranjo por produto ou linear
Figura 61: arranjo por processo
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
58
Vantagens:
√flexibilidade no caso de mudança do produto;
√rendimento máximo do equipamento, possibilidades de transferiros serviços urgentes para outro equipamento;
√controle de várias máquinas por uma só pessoa.
Desvantagens:
√difícil controle do fluxo de materiais;
√maior estoque de produtos;
√maior movimentação de homens, materiais e produtos.
Arranjo físico posicional ou fixo: o produto permanece fixo e as
ferramentas, máquinas, pessoal e material são deslocados até o local
da execução do trabalho.
Exemplos: construção civil, fabricação de navios, montagem de usinas.
Vantagens:
√possibilidade de funcionários especializados serem convocados na hora exata de executar o trabalho;
√não há transporte das unidades produzidas;
√menor planejamento da produção.
Desvantagens:
√dificuldade de supervisionar os funcionários;
aumento do custo de transporte para equipamentos e acessórios;
√dispersão de ferramentas.
Figura 62: arranjo posicional
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
59
4.2 PRINCÍPIOS DO LAYOUT (ARRANJO FÍSICO)
4.2.1 Economia do Movimento: o arranjo físico ótimo tende a
diminuir a distância percorrida pelos trabalhadores e ferramentas,
entre as operações de fabricação.
4.2.2 Fluxo progressivo: o ideal é que o movimento de uma
operação para a outra seja contínuo, sem transportes de volta ou
cruzamentos de materiais, homens ou equipamentos.
4.2.3 Flexibilidade: a possibilidade de rearranjos econômicos
para adaptar a produção às mudanças do produto, do volume da
produção, dos equipamentos e processos, deve ser sempre
preferida.
4.2.4 Integração: se os fatores enumerados acima forem
satisfeitos, haverá uma grande possibilidade de que o arranjo
definido seja ótimo.
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
60
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
1) O que é layout?
2) Quais os benefícios de otimizar um layout?
3) Por que é interessante estudar um layout usandorecortes de papel sobre a planta do local, como se fosse umjogo com peças móveis?
4) Quais são os três principais tipos de arranjos físicos?
5) Que características deve possuir um layout bem feito?
EExxeerrccíícciiooss
5SSiimmuull aaççããoo ::MMoonnttaaggeemm ddee PPrroodduuttooss
5.1 Planejamento e organização da produção
5.2 Simulação da produção (avaliação)
5.3 Adaptação da simulação para novas produções
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
62
Planejar uma atividade industrial significa conhecer previamente o
produto, a sua função, os recursos humanos e materiais disponíveis
para a sua fabricação e montagem, além dos desejos do cliente e
como ele será atendido após a compra do produto.
Estudaremos neste capítulo ferramentas utilizadas para identificar
problemas antes que eles ocorram, como por exemplo o CPM, ou
Método do Caminho Crítico. Questões como: que prazo dar ao meu
cliente? Quais fases da montagem do produto mereçerão mais
atenção para não criarem grandes transtornos futuros? Que fases
provavelmente não apresentarão problemas? Que etapas
dependerão do fechamento de outras para o início de sua execução?
Uma boa comparação seria com o que os excursionistas fazem
antes de um empreendimento mais ousado: procuram sobrevoar o
local para ter uma “vista aérea” ou panorâmica daquilo que os
espera. Logo, fica fácil de entender que você já saberá que deverá
atravessar um pântano mesmo sem nunca ter feito aquele caminho.
A “vista aérea” obtida anteriormente tornou isto possível!
Imagine o que significa ter em mãos todo o plano de montagem de
uma usina hidrelétrica. Estamos falando de um rolo de papel com
alguns metros de comprimento!
Será altamente recomendável possuir também alguma experiência
anterior com produtos, no mínimo, semelhantes. Isto certamente
reduzirá imprevistos no trabalho.
Será igualmente natural o aparecimento de contingências, e que, em
função delas, partes do cronograma de montagem devam ser
alteradas. Correções fazem parte do processo.
Veremos, neste capítulo, detalhes sobre este assunto.
5SSiimmuullaaççããoo:: MMoonnttaaggeemm ee PPrroodduuttooss
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
63
5.1 PLANEJAMENTO E ORGANIZAÇÃO DA PRODUÇÃO
Uma empresa pode ter experiência consolidada na execução de
determinado projeto, mas, ocasionalmente, se defrontará com projetos
novos, grandes e complexos, os quais envolverão muitas tarefas.
Existem métodos especiais para o planejamento e programação de
projetos deste tipo. Embora suas características específicas variem,
todos são semelhantes, no sentido de que são utilizados para
determinar o tempo mínimo no qual um projeto pode ser
completado e para determinar as tarefas passíveis de atrasar seu
término. Isto é feito identificando a série de atividades mais morosas
e a este conjunto denomina-se caminho crítico.
São, portanto, dois os métodos de programação conhecidos como
CPM (Critical Path Method- Método do Caminho Crítico) e PERT
(Program Evaluation and Review Technique- Avaliação de Programa
e Técnica de Revisão). Os dois são parecidos, há quem considere o
PERT mais preciso, porém o caminho critico é mais usado,
principalmente na área da manutenção. Este é o método que
adotaremos aqui.
O Método do Caminho Crítico
Este método começa com a determinação das tarefas ou atividades
que integram o projeto. As tarefas individuais são identificadas por
meio de um número ou de uma letra. Além disso, são determinadas
as tarefas que devem ser completadas antes de se iniciar uma
atividade específica: são as chamadas “tarefas precedentes”. Da
mesma forma, aquelas que devem vir depois de uma atividade
específica são denominadas “tarefas subseqüentes”. Finalmente é
estimado o tempo para completar cada tarefa, em termos de
semanas ou dias. As estimativas levam em conta os fatores
quantidade de trabalho a ser realizado e os recursos a
serem utilizados na realização do mesmo.
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
64
Vamos imaginar um caso prático: uma empresa recebeu um pedido
para um produto não padronizado. Trata-se de uma montagem
constituída de duas partes fabricadas. Para planejar e programar a
produção das quantidades necessárias pelo CPM, o pessoal
responsável deve descrever as tarefas que precisam ser realizadas e os
tempos prováveis necessários, da seguinte maneira: deve-se notar que
as tarefas sem precedentes são consideradas como precedidas por
“início”. Do mesmo modo, as tarefas sem subseqüentes são
consideradas como seguidas por “final”. Nenhuma delas exige tempo.
O passo seguinte consta da preparação de um esquema gráfico, o
qual é sempre uma ferramenta bastante útil quando se deseja
comunicar uma idéia de forma rápida e clara. Assim, é mais um
instrumento facilitador do que uma parte essencial do método.
Na sua construção, utiliza-se um círculo para representar cada tarefa.
O círculo para cada atividade conterá a letra ou número de
identificação da tarefa e do tempo estimados para o seu término. De
cada círculo desenham-se setas para todas as tarefas que virão a seguir.
Um exame da figura acima revela que podem ser seguidos dois
caminhos diferentes, do início ao fim do projeto.
Vamos entender como funciona:
Os círculos são chamados nós e são colocados no início e final de cada
flecha. O objetivo é facilitar a visualização e os cálculos do tempo.
Devem ser numerados e sua numeração é aleatória. O nó não deve ser
confundido com uma atividade que demande tempo. Ele é apenas um
instante, um limite entre o início de uma atividade e o final da outra.
Para construir o diagrama, é preciso ter em mãos a lista das atividades,
os tempos e a seqüência lógica. Em seguida, vai-se posicionando as
flechas e os nós, obedecendo-se à seqüência lógica e às relações de
dependência. Abaixo de cada flecha coloca-se o tempo da operação e,
acima, a sua identificação.
Figura 63: os caminhos
Figura 64: caminho crítico
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
65
Por exemplo:
O caminho crítico é um caminho percorrido através dos eventos
(nós) cujo somatório dos tempos condiciona a duração do trabalho.
Por meio do caminho crítico obtém-se a duração total do trabalho e
a folga das tarefas que não controlam o término do trabalho. De
acordo com o diagrama anterior, há três caminhos de atividades
levando o trabalho do evento zero ao evento 5:
√ A – B – D – F, com duração de 11 horas.√ A – C – E – F, com duração de 9 horas.√ A – B – imaginária – E – F, com duração de 10 horas.
Há um caminho com duração superior aos demais, que condiciona
a duração do projeto. É este o caminho crítico e a importância de
identificá-lo se fundamenta nos seguintes parâmetros :
√permitir saber, de imediato, se será possível ou não cumprir o prazo anteriormente estabelecido para a conclusão do plano;
√dentificar as atividades críticas que não podem sofrer atrasos, permitindo um controle mais eficaz das atividades prioritárias;
√permitir priorizar as atividades cuja redução terá menor impacto na antecipação da data final do término dos trabalhos,no caso de ser necessária uma redução do prazo para esta data final;
√permitir o estabelecimento da primeira data do término da atividade;
√permitir o estabelecimento da última data do término da atividade;
Freqüentemente, o caminho crítico é tão maior que os demais que
basta acelerá-lo para acelerar também todo o trabalho. Tendo em
vista o conceito do caminho crítico, pode-se afirmar que as tarefas
C e E do diagrama anterior podem atrasar até duas horas sem
comprometer a duração total.
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
66
O método do caminho crítico permite um balanceamento dos
recursos, principalmente da mão-de-obra. Uma vez bem entendido
este procedimento básico, ele deverá ser adotado para tantos
caminhos quantos existentes. É como se fosse uma rota para se fazer
uma trilha e que, em cada trecho, fosse sabido de antemão o tempo
que se gasta para cumpri-lo. Assim sendo, não seria possível
chegar ao final da trilha sem necessariamente usar uma das rotas
alternativas. Apenas caberá a você, planejador do passeio, decidir
qual será a melhor opção para o momento.
O caminho representado pela seqüência de maior tempo é
chamado de “caminho crítico”.
Toda tarefa nesse caminho é considerada como sendo crítica, no
sentido de que qualquer atraso na sua conclusão implicará atraso
na conclusão do projeto. Isto não é válido para algumas das tarefas
constantes do caminho não-crítico.
A quantidade de tempo pela qual uma tarefa pode se alongar, sem
que isto atrase a conclusão do projeto, é chamado “folga”.
5.2 AVALIAÇÃO DA SIMULAÇÃO DA PRODUÇÃO
Se o que buscamos é ter uma “vista aérea” de todo o processo
produtivo para que saibamos o que poderemos ter pela frente, sem
entretanto fazê-lo concretamente (simulação da produção), o
instrumento utilizado para tal é o método do caminho crítico.
A análise começa com uma descrição do projeto em termos de
atividades e eventos. Uma atividade representa o desempenho real
de uma tarefa e, portanto, é comparável a uma tarefa CPM.
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
67
5.3 ADAPTAR A SIMULAÇÃO PARA NOVAS PRODUÇÕES
Para o caso de situações novas, a primeira vantagem é a
experiência já adquirida no uso de tais instrumentos de
gerenciamento. A segunda é que o novo produto pode guardar
similaridades com os anteriores, seja por geometria, uso de
equipamentos, tecnologias ou mesmo materiais empregados.
Um exemplo concreto é quando precisa-se de um orçamento
urgente e não se pode perder tempo com cálculos que não
representarão uma diferença relevante. Solução: adotar-se o preço
de fabricação de um item similar ao pedido e que já tenha sido
fabricado pela empresa antes. Acrescenta-se a seguir uma margem
de segurança de, digamos, 20%, e obtém-se rapidamente um preço
não tão distante do real e que será um ponto de partida para
negociar com o cliente.
Não devemos esquecer que, se fizermos uma boa maquete do chão
de fábrica quando estudarmos as opções de layout, estaremos
preparados para, inclusive, analisarmos possíveis alterações para
atender às novas necessidades.
A interação com o cliente é também importante pois não é raro
trabalhar-se com mudanças repentinas de prazo, características de
produto ou quantidade de itens, simplesmente porque fabricante e
cliente não conhecem os detalhes operacionais que envolvem as
tomadas de decisão de cada lado.
O constante contato com o cliente aumenta consideravelmente a
possibilidade de que o projeto saia em conformidade com os seus
anseios. O uso de programas de computador com recursos de
animação gráfica permite igualmente agilizar as trocas de
informações e observar detalhes específicos da linha de
montagem, convencendo mais eficazmente do que através de uma
conversa informal.
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
68
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
1) Por que é importante planejar antes de agir?
2) O que é CPM?
3) Explique melhor o conceito de “vista aérea” comentadono texto.
4) Que fatores contribuem para que um planoapresente poucas falhas?
5) Que fatores você procuraria conhecer para simular todaa criação de um novo produto?
EExxeerrccíícciiooss
6GGaabbaarriittoo ddoossEExxeerrccíícciiooss PPrrooppoossttooss
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
70
CAPÍTULO 2:
1) É o produto de uma força por uma distância, denominado braço
de alavanca.
2) Quando se utiliza uma ferramenta com comprimento maior para
facilitar o aperto, ou desaperto de um parafuso, o torque provocado
pela força exercida pela mão em relação ao centro do parafuso
aumenta. Daí o conhecido, mas não recomendado, uso de um tubo
metálico para a extensão de ferramentas.
3) É a união desmontável de uma ou mais partes.
4) Sob as formas de atrito na rosca, entre as superfícies de contato
do parafuso e da porca com a junta, e finalmente, de tração do
corpo do parafuso.
5) T = F . d ou T = KDP
Onde T = torque
F = força
D = braço de alavanca
K = fator de atrito
D = diâmetro nominal
P = tensão
6) Se abaixo do valor previsto não houver tração suficiente entre os
elementos da junta, baixo atrito, possibilidade de escorregamento
das partes, além de afrouxamento gradual e inclusive trepidação. Se
o aperto for excessivo, o parafuso poderá espanar ou romper
rapidamente por fadiga, quando houver esforços repetitivos.
6GGaabbaarriittoo ddoossEExxeerrccíícciiooss PPrrooppoossttooss
7BBiibblliiooggrraaffiiaa
Área de Mecânica / Produção, Controle e Manutenção
72
“MANUTENÇÃO”. Curso de Mecânica, Telecurso 2000
Profissionalizante, Fundação Roberto Marinho. Editora Globo, 1997
.
“ELEMENTOS DE MÁQUINA VOLUMES 1 E 2”. Curso de
Mecânica, Telecurso 2000 Profissionalizante, Fundação Roberto
Marinho. Editora Globo, 1996.
“SIMPLIFICAÇÃO DO TRABALHO”. Scibarauskas, José. Núcleo da
Cerâmica, Organização e Normas, Centro Nacional de Tecnologia
Senai Mario Amato.
Programa FORMARE /Fundação Iochpe: Fone/Fax: (011) 3060.8388 • E-mail: [email protected]
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