Pesquisa operacional aplicada em cálculos e ...· cálculo de engrenagens cilíndricas de dentes

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  • 254 Revista Perquirere, 11(2): 254-265, dez. 2014

    Pesquisa operacional aplicada em clculos e

    dimensionamentos de engrenagens cilndricas de

    dentes retos utilizadas para transmisso de

    movimentos e potncia mecnica: anlises de

    funes com mltiplas variveis para otimizao

    de processos e reduo de custos industriais

    Operations research applied in calculations and sizing of cylindrical

    spur gears used to transmit motion and mechanical power : function

    analysis with multiple variables for process optimization and reduction

    of industrial costs

    Darlan Rodrigues da Silva Graduando do curso de Engenharia de Produo (UNIPAM).

    E-mail: darlancont@hotmail.com

    Fernando Dias da Silva Professor orientador (UNIPAM).

    E-mail: fernando.silva@unipam.edu.br

    Marcelo do Nascimento Sousa Professor co-orientador (UNIPAM).

    E-mail: marcelons@unipam.edu.br ______________________________________________________________________

    Resumo: Por meio dos estudos de mtodos matemticos, tm-se ferramentas disponveis que

    podem sustentar o desenvolvimento, sendo a produo de bens e servios embasada na

    sustentabilidade. Considera-se misso da engenharia de produo a melhora dos fatores

    custo/lucro das indstrias. Pensando no desenvolvimento do pas via crescimento econmico,

    precisa-se fazer uso do conhecimento da cincia e engenharia, pleiteando tambm o progresso

    mundial. Neste trabalho, utilizou-se o mtodo dedutivo com finalidade aplicada, abordando

    como exemplo o setor da indstria metalmecnica, na rea de resistncia dos materiais, neste

    caso para fabricao de engrenagens utilizadas em transmisso de movimento e potncia

    mecnica. Tem-se, aqui, a oportunidade de prever a reduo de custos, maximizando os lucros.

    Assim, defende-se o mtodo de pesquisa operacional e sugere-se que seja utilizado por outros

    segmentos para melhoramento de processos.

    Palavras-chave: Reduo de custos. Otimizao. Engrenagens cilndricas.

    Abstract: Through the studies of mathematical methods, we have tools available that can

    sustain development, and production of goods and services grounded in sustainability. It is

    considered mission of production engineering to improve the duty factor cost / profit of the

    Perquirere, 11(2): 254-265, dez. 2014

    Centro Universitrio de Patos de Minas

    http://perquirere.unipam.edu.br

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    industries. Thinking about the development of the country and as a form of economic growth,

    and to achieve this goal it is necessary to use the knowledge of science and engineering, also

    claiming the world progress. In this work, we used the deductive method with an applied

    purpose addressing the sector as an example of the metalworking industry in the area of

    strength of materials , in this case for the manufacture of gears used in the transmission of

    mechanical motion and power . The opportunity to predict the cost savings maximizing profits

    can be seen. Thus, it is defended the method of operations research and it is suggested that it

    can be used by other threads to make improvements.

    Keywords: Cost reduction. Process optimization. ______________________________________________________________________

    1 INTRODUO

    Os setores industriais visualizam uma produo de bens de maneira mais

    consciente para a questo ambiental. Fala-se em sustentabilidade ou em uso

    sustentvel de matrias primas naturais, logo preciso conduzir os custos e insumos,

    agregando valores aos produtos e maximizando os lucros. As reservas naturais so

    finitas, podendo se exaurir. extremamente importante utilizar a cincia e a tecnologia

    a fim de se aplicarem conhecimentos da engenharia. necessrio estar apto a atingir

    metas de crescimento econmico e sustentvel.

    Em qualquer indstria precisam-se instalar equipamentos, tais como esteiras de

    fabricao contnua ou de processo, parte-se do princpio da produo, ou seja, da

    capacidade produtiva desta unidade, ora capacidade est ligada vazo, que seja ela

    mssica ou lquida, de alguma forma os produtos sero modificados ou simplesmente

    transportados. A engenharia de produo responsvel por fazer estes clculos de

    capacidades demandadas.

    Mas esses equipamentos so, geralmente, acionados por motores eltricos e

    redutores que utilizam vrios elementos de mquinas como eixos, rodas dentadas e ou

    correntes, dentre outros componentes; e estes so de valor aquisitivo bastante elevado,

    porque sua fabricao especial, da a razo de seu alto valor agregado. Logo, a

    necessidade de reduzir gastos utilizando clculos de dimensionamentos.

    2 OBJETIVOS

    2.1 Geral

    Desenvolver uma pesquisa operacional no intuito de analisar a problemtica do

    clculo de engrenagens cilndricas de dentes retos e fazer o dimensionamento das

    mesmas com fins econmicos de materiais, evitando que as empresas trabalhem com

    mquinas superdimensionadas.

    2.2 Especficos

    Visualizar, por meio de clculos, as principais variveis de alta relevncia,

    analisando as possibilidades de ganhos para a indstria e analisar custo/benefcio,

    utilizando como exemplo simples a compra de um redutor por R$ 100.000,00 ao invs

    DARLAN RODRIGUES DA SILVA | FERNANDO DIAS DA SILVA | MARCELO DO NASCIMENTO SOUSA

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    de instalar trens de engrenagens que baixem custos pela metade, obtendo a mesma

    eficincia.

    3 JUSTIFICATIVA

    De posse dos valores que so abordados em grande frequncia pelos meios de

    comunicao, pode-se verificar que a maioria esto relacionados a nossa sobrevivncia no

    planeta, tais como: uso de energia, produo de alimentos, cuidados com sade, educao,

    poltica. Pode-se ver claramente que estas questes sempre estiveram indiretamente

    ligadas entre si, ento, se uma parte afetada, verifica-se que de alguma forma todas as

    outras o so tambm.

    Tem-se o dever de buscar meios de promover a inovao cientfica, especialmente

    para o benefcio da humanidade, sendo estes do tipo terico e/ou de forma emprica,

    objetivando conceber a aplicao desses conhecimentos adquiridos no meio acadmico,

    almejando a obteno contnua de melhorias dos processos mundiais.

    Este estudo se justifica pela necessidade de melhorar os processos no amplo

    sentido de minimizar custos atravs da otimizao dos clculos envolvendo materiais,

    portanto a abordagem qualitativa e quantitativa. Considera-se quase inaceitvel que

    algumas empresas ainda faam operaes de modo a promover, de forma direta, os

    desperdcios, pode ser, talvez, por tradio no fazer, ou desconhecimento tcnico, talvez

    seja necessria uma maior consultoria tcnica especializada no sentido de orientar

    corretamente as etapas de projeto e fabricao.

    Neste momento, existem gigantescas empresas mineradoras extraindo o minrio

    de ferro, depois as siderurgias formam a partir destes o ferro gusa e vejam que so

    milhares de toneladas deste produto retiradas da fonte natural, levando degradao do

    meio ambiente. Logo, acredita-se que seria correto que seja feito uso de maneira mais

    responsvel deste ao que foi extrado com tanto sacrifcio dos subsolos.

    Buscando alcanar maior ganho para a sociedade e para a indstria, ser trilhado o

    caminho da inovao cientfica. Prope-se, tambm, verificar todos os dados envolvidos de

    forma abrangente para que se possa agir localmente, mas sempre munidos de uma viso

    global dos processos envolvidos.

    4 DESENVOLVIMENTO

    4.1 Referencial terico

    Ao investigar questes de produo industrial de forma sustentvel, levando

    em considerao a preservao do meio ambiente, garantindo a sobrevivncia das

    geraes futuras, dispensando sempre uma ateno especial ao desenvolvimento

    constante, pleiteia-se usar tecnologias atuais com o objetivo de produzir mais,

    disponibilizando menos insumos, o que vem a ser esse fato um aumento da chamada

    produtividade que se revela positivamente na indstria, mas no o suficiente. Precisa-

    se alcanar o limite mnimo de usos e mximo de produo.

    No caso dos metais, esse limite mnimo pode ser mensurado por meio de uma

    varivel chamada tenso. De acordo com Melconian (2005, p. 69),

    PESQUISA OPERACIONAL APLICADA EM CLCULOS E DIMENSIONAMENTOS DE ENGRENAGENS CILNDRICAS DE

    DENTES RETOS UTILIZADAS PARA TRANSMISSO DE MOVIMENTOS E POTNCIA MECNICA

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    a tenso admissvel a ideal de trabalho para o material nas

    circunstncias apresentadas. Geralmente, essa tenso dever ser

    mantida na regio de deformao elstica do material. Porm, h

    casos em que a tenso admissvel poder estar na regio da

    deformao plstica do material, visando principalmente a reduo

    do peso de construo como acontece no caso de avies, foguetes,

    msseis, etc.

    Sero abordadas de forma bastante vasta as opes de clculos, envolvendo

    limites e derivadas, propondo descobrir as melhores dimenses especificamente nas

    peas cilndricas, como sugere Anton (2000).

    Segundo Nolasco Sobrinho e Tenrio (2004), a produo de ao est ligada

    diretamente gerao de resduos siderrgicos. Essa produo mundial de ao bruto,

    em 2002, superou o valor de 900 milhes de toneladas e a quantidade de 300 milhes

    de toneladas de resduos gerados.

    importante refletir no ponto resistncia. De acordo com Araujo (2010, p. 502),

    muitos materiais, quando inicialme