relatório final de estágio
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INSTITUTO FEDERAL DE ALAGOAS
PRÓ-REITORIA DE EXTENSÃO – PROEX
COODENADORIA DE EXTENSÃO / CIE-E
RELATÓRIO FINAL DE ESTÁGIO
AUTOR: FELIPE FELIX SANTOS
COORDENADORIA DE MECÂNICA
Prof. Orientador Petrucio Leopoldino de Assis Júnior
Maceió, 09 de abril de 2015
FELIPE FELIX SANTOS
RELATÓRIO FINAL DE ESTÁGIO
Relatório final de estágio, apresentado para o Prof. Petrucio Leopoldino de
Assis Júnior como parte das atividades
para obtenção do título de Técnico em Mecânica pelo Instituto Federal de
Alagoas
Prof. Orientador Petrucio Leopoldino de Assis Júnior
Maceió, 2015
AGRADECIMENTOS
Agradeço à minha família, meu pai Arnaldo, minha mãe Genilda, meu irmão
Roberto, minha cunhada Adriana e meus avós José Batista e Cícera Batista, por
estarem a postos sempre que precisei e por todo o esforço que me permitiu a
conclusão deste objetivo.
Aos meus amigos de turma, que sempre me ajudaram nas horas mais difíceis e que
ao meu lado estiveram nas melhores horas, e que os levarei para toda vida.
Aos colegas de estágio, que em nenhum momento se recusaram a contribuir com o
início de minha carreira e que me deram informações valiosas
sobre coisas que eu não sabia.
A todos os professores do IFAL e em especial ao Prof.
Petrucio Leopoldino pela paciência e auxílio, e por
ter aceitado meu trabalho.
E a todos que contribuíram de forma direta ou indireta
na conclusão desse curso.
LISTA DE ABREVIAÇÕES CNC – Comando Numérico Computadorizado
JIS – Japanese Industrial Standards
NLGI – National Grease Lubricating Institute
EMPAT – Empresa Alagoana de Terminais
SAE – Society of Automotive Engineer
LA – Lado do Acoplamento
LOA – Lado Oposto ao Acoplamento
ME – Multi-estágio
MTBF – Mean Time Between Failures
LTI – Leitura Total do Indicador
HB – Hardness Brinell
ISO – International Organization for Standardization
NBR – Norma técnica da Associação Brasileira de Normas Técnicas
DIN – Deutsches Institut für Normung
MTTR – Mean Time To Repair
LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 2.4.2 Concepção computadorizada da bomba Equipe 100-22 EQ2 (dois estágios) ----- 12
Figura 2.4.4.1 Figura esquemática do Principio da Ação e Reação -------------------------------- 14
Figura 2.4.4.2 Fórmula da velocidade tangencial ----------------------------------------------------- 16
Figura 2.4.4.3 Rotor, palhetas móveis e espigas de uma turbina a vapor Engequip 850 – ME--17
Figura 2.4.5 Método de medição de batimento radial entre centros ------------------------------- 18
Figura 2.4.6 Mancal de deslizamento gravemente danificado -------------------------------------- 20
Figura 3.3.1 Balanceadora digital horizontal dinâmica ---------------------------------------------- 24
LISTA DE TABELAS Tabela 2.3 Comparação da lubrificação com graxa e óleo -------------------------------------------- 9
Tabela 2.4.1 Padrões gerais para ajuste de rolamentos radiais (Norma JIS) ---------------------- 10
LISTA DE GRÁFICO
Gráfico 2.4.4.1 Relação entre RPM e diâmetro do rotor --------------------------------------------- 17
SUMÁRIO
1° INTRODUÇÃO ----------------------------------------------------------------------------------------- 5
2° DESENVOLVIMENTO DO ESTÁGIO NA ÁREA DE MANUTENÇÃO -------------------- 6
2.1 – Evolução Histórica da Manutenção ------------------------------------------------------ 6
2.2 – Conceitos Teóricos de Manutenção ------------------------------------------------------ 7
2.2.1 – Tagueamento -------------------------------------------------------------------- 7
2.2.2 – Codificação ---------------------------------------------------------------------- 7
2.3 – Conceitos Teóricos de Lubrificação ----------------------------------------------------- 8
2.4 – Considerações Práticas dentro da Área de Manutenção ------------------------------- 9
2.4.1 – Manutenção em Bombas de Engrenagens Helicoidais Duplas --------- 10
2.4.2 – Manutenção em Bombas Multi-Estágio ----------------------------------- 12
2.4.3 – Manutenção em Bombas de Fuso ------------------------------------------- 13
2.4.4 – Manutenção em Turbinas a Vapor ------------------------------------------ 14
2.4.5 – Manutenção em Eixos Longos ---------------------------------------------- 18
2.4.6 – Manutenção em Mancais de Deslizamento -------------------------------- 19
2.4.7 – Manutenção em Máquinas Operatrizes ------------------------------------ 21
3° DESENVOLVIMENTO DO ESTÁGIO NA ÁREA DE OPERAÇÃO ----------------------- 22
3.1 – Operações em Torno Convencional ---------------------------------------------------- 22
3.2 – Operações em Torno CNC --------------------------------------------------------------- 23
3.3 – Operações em Balanceadora Digital --------------------------------------------------- 24
4° DESENVOLVIMENTO DO ESTÁGIO NA ÁREA DE PROJETO E DESENHO --------- 25
4.1 – Evolução Histórica da Área de Projeto e Desenho ----------------------------------- 25
4.2 – Considerações Práticas dentro da Área de Projeto e Desenho ---------------------- 25
4.2.1 – Desenho da Base do Atuador Woodward ---------------------------------- 26
4.2.2 – Desenho dos Flanges --------------------------------------------------------- 26
4.2.3 – Desenho da Placa Móvel ----------------------------------------------------- 27
4.2.4 – Desenho do Eixo da Bomba de Água -------------------------------------- 27
4.2.5 – Desenho de Flange ------------------------------------------------------------ 27
4.2.6 – Desenho do Conjunto Motriz da Esteira Transportadora ---------------- 28
4.2.7 – Desenho da Tampa da Centrífuga ------------------------------------------ 28
4.2.8 – Desenho do Eixo de Comando ---------------------------------------------- 29
4.2.9 – Desenho do Trocador de Calor ---------------------------------------------- 29
4.2.10 – Desenho do Exaustor -------------------------------------------------------- 30
4.2.11 – Desenho do Eixo da Turbina a Vapor ------------------------------------ 30
5° CONCLUSÃO ----------------------------------------------------------------------------------------- 31
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ----------------------------------------------------------------- 32
1° – INTRODUÇÃO
Durante os anos de 2011 a 2014 vivi um processo de aprendizado que culminou na
realização do estágio técnico obrigatório onde pude pôr em prática tudo que nesse período fora
visto: desde um conhecimento mais básico, como uma simples medição; até um conhecimento
mais avançado sobre funcionamento de turbinas a vapor. E isso foi fundamental para entender a
sinergia entre um conhecimento adquirido em Instituto Federal, e o que é exigido pela empresa
em um ambiente de concorrência.
Em 2015 ingressei em um grande desafio: a realização do estágio, que foi feito nas
dependências da empresa Engequip Turbinas a Vapor LTDA. Empresa alagoana fundada em
1992 na cidade de Maceió atuando no setor metalomecânico do estado, prestando seus serviços
para empresas de área sucroalcooleira, química, petroquímica etc. tendo clientes espalhados por
todo país. Conta com uma equipe de excelentes profissionais, grande parte deles, com mais de
duas décadas de experiência na área adquirida em várias partes do país.
Foram 4 (quatro) meses de trabalho e principalmente aprendizado sobre tudo que era
importante para a minha área. Foram abertos novos conceitos técnicos e profissionais que antes
não os conhecia. Vi o que era o cotidiano de uma empresa. Tive contato com manutenção,
montagem, projeto e, sobretudo desenho mecânico, mas todas com a mesma importância.
Participei na resolução de problemas e defeitos de bombas de diversas formas e de diversos
fabricantes, de retificações de erros de eixos de muitas empresas, de montagem de turbinas a
vapor, algumas de fabricação da Engequip e outras de concorrentes, de operação e manutenção
de máquinas industriais e etc.
Por fim, irei tratar por meio deste Relatório Final de Estágio das experiências,
conhecimentos, técnicas, procedimentos e métodos aprendidos ou aperfeiçoados durante essa
prática profissional e também sua ligação com todo o conteúdo teórico visto durante as aulas no
Instituto Federal de Alagoas.
2° – DESENVOLVIMENTO DO ESTÁGIO NA
ÁREA DE MANUTENÇÃO
2.1 – Evolução Histórica da Manutenção
Desde a Revolução Industrial ocorrida pioneiramente no Reino Unido na segunda
metade do século XVIII, a capacidade de produção da humanidade cresce. Através da criação
das máquinas a vapor, tornou-se possível o desenvolvimento da industrial alicerçado pela
industrial têxtil, que substituiu a antiga produção familiar pelos teares mecânicos.
Já no século seguinte, XIX, as novas invenções tais como: o motor a explosão, a energia
elétrica etc., ampliaram os horizontes da crescente indústria mundial. Tornou-se comum o uso
de máquinas mais produtivas e sofisticadas que consequentemente tinham maiores custos de
manutenção, que tornava qualquer período de inatividade por quebra ou manutenção não-
programada essencialmente altos. Sendo assim, as empresas notaram que era necessário mais
que bons operadores ou boas máquinas, eram necessários profissionais que cuidassem do bom
funcionamento delas de forma exclusiva. Surgia assim, a manutenção industrial.
Durante o século XX com a expansão do capitalismo mundial e eclosão da Primeira
Guerra Mundial (1914 – 1918) e Segunda Guerra Mundial (1939 – 1945), a manutenção passou
por uma revolução que lançou as bases da moderna manutenção industrial. Com a criação das
primeiras técnicas de planejamento de serviços, com Taylor e Fayol, e em seguida o gráfico de
Gantt, houve o aparecimento do controle lógico sobre os processos de manutenção que
condicionou a tomada de decisões, programação e controle dos processos, gerando o mínimo
possíveis de perdas com manutenção. A manutenção praticada durante o século XX, ainda pode
ser dividida em 3(três) fases ou gerações:
1° Fase – Antes de 1940
Período que antecede a Segunda Grande Guerra, caracterizado pelo uso de manutenção
corretiva e autônoma, e cuidados apenas para serviços básicos como a lubrificação e
limpeza, feita pelo próprio operador.
2° Fase – 1940 a 1970
Imediato pós-guerra. A reconstrução da europeia demandava grandes níveis de
produção e isso obrigou as corporações a melhorem produtividade através de melhorias
em seus planos de manutenção, isso ocasionou a popularização da manutenção do tipo
preventiva nos equipamentos.
3° Fase – 1970 a 2000
Com a consolidação da indústria europeia houve a estabilização da produção e assim se
esgotou a possibilidade de redução dos custos através do aumento da produtividade,
então era preciso uma nova política de manutenção. Nessa fase começa a introdução de
um tipo de manutenção baseada da condição do elemento: a manutenção preditiva.
2.2 – Conceitos Teóricos de Manutenção
Na disciplina chamada “Manutenção Industrial” ministrada pelo Professor Sandro
Beltrão, aprendemos o conceito básico, senão o mais básico de manutenção que é definido
como: “Garantir a disponibilidade da função dos equipamentos e instalações de modo a
atender um processo de produção/atendimento com confiabilidade, segurança, preservação do
meio ambiente e com custos adequados”.
Também nessa disciplina aprendemos sobre os tipos de manutenção:
Autônoma caracterizada pelo operador-mantenedor, ele mesmo opera e realiza a
manutenção.
Corretiva manutenção executada após a ocorrência da pane.
Preventiva realizada em períodos previamente determinados.
Preditiva consiste na aplicação de métodos de análise que visam avaliar a situação do
elemento mecânico.
2.2.1 – Tagueamento
A palavra de origem inglesa TAG, significa etiqueta de identificação. Hoje ele é base de
identificação e controle dos ativos de uma unidade fabril. Ele serve para localizar determinado
componente em uma unidade industrial, através de uma composição alfanumérica que
discrimina sua base.
2.2.2 – Codificação
É um código alfanumérico que define o todo equipamento, sistema ou instalação em uma
fábrica. Juntamente com o Tagueamento, conseguimos localizar, planejar e programar a
manutenção de racional e eficaz. Um TAG poderá contar com mais de uma Codificação, mas
uma Codificação não pode ter mais de um TAG.
2.3 – Conceitos Teóricos de Lubrificação
Em tese o propósito da lubrificação é: prevenir o contato metálico direto entre duas
superfícies em atrito. Os lubrificantes, através da sua função acima descrita, controlam o atrito,
controlam o desgaste, controlam a temperatura, controlam a corrosão, removem os
contaminantes, reduzem o ruído etc. Em outras aplicações para outras finalidades, os
lubrificantes são agentes de transmissão de força, ajudam no amortecimento de choques, atuam
como elementos de vedação etc. Ou seja, para uma gama de aplicações, existe uma gama de
tipos de lubrificantes e métodos de lubrificação.
Dentre as diversas classificações dos lubrificantes, eles podem classificar-se por seu
estado físico:
Lubrificantes líquidos – são os mais empregados na lubrificação, podem ser subdivido
em:
Óleos minerais puros
Óleos graxos
Óleos compostos
Óleos aditivados
Óleos sintéticos
Lubrificantes pastosos (graxa) – são empregados onde os lubrificantes líquidos não
executam as funções satisfatoriamente. Suas subdivisões são:
Graxas de sabão metálico
Graxas sintéticas
Graxas à base de argila
Graxas betuminosas
Graxas para processo
Lubrificantes sólidos – são usados, geralmente, como aditivos de lubrificantes líquidos
ou pastosos. Entre os mais empregados estão:
Grafite
Molibdênio
Talco
Mica
Lubrificantes gasosos – são empregos em casos especiais, quando não é possível a
aplicações dos tipos convencionais. São muito usados os:
Nitrogênio
Gases halogêneos
Ar
A tabela abaixo apresentada traz uma comparação entre os dois tipos de lubrificação
mais usados: óleo e graxa.
Tabela 2.3 Comparação da lubrificação com graxa e óleo A tabela 2.3 serve como explicação para a forte presença de lubrificação a óleo nos
setores industriais e automotivo. Apesar das graxas apresentarem bons resultados de modo
geral, a forte presença de conjuntos mecânicos que precisam elevada confiabilidade, bons
rendimentos para refrigeração e também altas rotações; explicam a opção pela lubrificação a
óleo. Nos casos de rolamentos, a hegemonia da graxa é considerável, pois eles precisam de
baixa complexidade de manutenção, eficientes estruturas de vedação e também baixa perda de
força.
2.4 – Considerações Práticas dentro da Área da Manutenção
Durante os 4 (quatro) meses do estágio, as práticas de manutenção foram voltadas em
sua maioria para bombas (engrenagens, helicoidais, multi-estágio, etc.), e turbinas a vapor e
seus componentes (diafragmas, palhetas, reguladores de pressão, rotores, distribuidores e
outros). Entretanto também realizamos serviços de manutenção em máquinas industriais de
propriedade da própria Engequip, como por exemplo, troca das 2 (duas) rodas de atrito na
mandrilhadora Varnsdorf modelo WHN 13.8 CNC; e também a troca do eixo de comando do
carro transversal do trono Nardini NZ – 400 e por fim serviços de retificação de batimentos
radiais como, por exemplo, no eixo de acionamento do exaustor de remoção de gases do cloro
para a Braskem, e no eixo de acionamento da bomba para a Usina Caeté.
2.4.1 – Manutenção em Bombas de Engrenagens Helicoidais Duplas
A manutenção das bombas de engrenagens helicoidais duplas, pertencentes à Empresa
Alagoana de Terminais – EMPAT, foram em quesito de quantidade, as mais importantes. As 6
(seis) bombas que até nós chegaram, não apresentavam defeitos e por isso analisamos seus
componentes através de métodos de mensura de folgas, avaliação de desgaste dos elementos
rolantes, e outros métodos; para em seguida realizarmos a troca ou o reparo de modo a
permanecer de modo ativo durante toda safra que corresponde a cerca de 6 (seis) meses, de
novembro a abril. Esse procedimento por nós adotado, se identifica dentro dos tipos de
manutenção como preventivo. Dentre os pontos relevantes, destacamos os pontos “críticos”
dentro da manutenção dessas bombas. Como é de se esperar, existem elementos que quase
sempre necessitam de troca, encabeçando a lista temos os elementos de apoio, seguido pelos
elementos de vedação e por fim, mas não menos importante, os elementos de transmissão.
Classificados como elementos de apoio, todos os mancais de rolamentos tiveram de passar por
retificações, a fim de corrigir suas folgas ou/e descontinuidades. Outro fato que chama a
atenção, é a necessidade de grande precisão no dimensionamento dos rolamentos, tanto no seu
ajuste quanto na qualidade de usinagem. Como podemos ver na tabela abaixo, a recomendação
de ajuste para rolamentos radiais sem solicitações axiais e com carga estática é h6 (ajuste com
interferência leve).
Tabela 2.4.1 Padrões gerais para ajuste de rolamentos radiais (Norma JIS)
Tratando agora dos elementos de vedação, como o próprio nome já indica, eles servem
para impedir a saída de fluido de um ambiente fechado e evitam a entrada de agentes externos.
Nessas bombas, eles são representados pelas gaxetas, retentores e sobrepostas. As gaxetas é um
exemplo de elemento de vedação que não se recomenda reuso. De modo geral, quando
retiramos as gaxetas das bombas, elas estão danificadas (deformadas ou desgastadas), velhas e
sujas. Para sua substituição usamos gaxetas de fibra mineral grafitadas, que apresentam elevada
amplitude térmica de aplicação, são auto lubrificantes e dissipam consideravelmente o calor
gerado na caixa de gaxeta. Quanto aos retentores, primeiramente analisamos suas condições, se
estiverem em um estado aceitável, serão reutilizados, caso contrário são descartados e
substituídos por novos com as mesmas características. As sobrepostas funcionam como
“cadeado” para as gaxetas, mantendo as gaxetas alojadas em sua caixa. Algumas delas,
precisam passar pela usinagem reduzindo sue diâmetro interno para em seguida lhe introduzir
uma bucha que restaure seu diâmetro original.
Devido a sua importância para o funcionamento da bomba, os elementos de transmissão
são essenciais as mesmas. Marcando presença nas bombas através das engrenagens helicoidais e
seus eixos, elas precisam estar perfeitamente alinhadas e suas folgas dentro dos limites
recomendados pelos fabricantes. Sempre que se faz a manutenção dessas bombas, são medidas
as folgas radiais e axiais entre as engrenagens condutoras e conduzidas, e também em relação à
carcaça da bomba. Avaliando as medidas encontradas, tomamos as decisões que visam, se
possível, melhorar o rendimento delas. Alguns eixos e carcaças apresentam uma folga
considerável e precisam ser embuchados para eliminar suas folgas e recuperar suas condições
ideias de funcionamento.
Todas essas medidas, métodos e técnicas nada servem se não aplicamos a lubrificação
adequada. Para nossas atividades na manutenção das bombas de engrenagens helicoidais duplas,
usamos lubrificante do tipo pastoso (graxa), parafínico e a base de sabão de lítio. É macia e
similar a manteiga. Sua capacidade de aderência à superfície metálica é boa, bom custo x
benefício, estabilidade a altas temperaturas (até 300 C°) e sua solubilidade em água a torna
como a nossa primeira opção, quando se trata de lubrificação. Através da classificação do NLGI
podemos classificar a consistência da graxa. A graxa por nós usada é classificada como grau
NLGI 2 (dois), se apresentando como graxa de estrutura média.
É por meio dessas bombas, que o melaço produzido pelas 19 usinas em funcionamento
de Alagoas é exportado para o exterior. Isso mostra a importância e a exigência para que os
serviços nelas realizados sejam de excelente qualidade.
2.4.2 – Manutenção em Bombas Multi-Estágio
Qualquer bomba que apresente mais de um rotor é denominada multi-estágio. As
bombas multi-estágio são classificadas como dinâmicas (turbo – bomba), elas se caracterizam
pela criação de duas regiões distintas: uma de alta pressão e outra de baixa pressão. O líquido ao
passar pelos rotores é jogado para a periferia, criando uma zona de alta pressão, o oposto
acontece na região de entrada no rotor onde o vazio criado pela expulsão do liquido fomenta
uma zona de baixa pressão. Esse aumento de pressão é gerado pelo aumento progressivo da
área do canal, que faz com que a velocidade reduzida e a pressão aumente, com base no teorema
de Bernoulli.
Nos 4 (quatro) meses de estágio, foi realizada a manutenção de uma bomba multi-
estágio de dois rotores (EQ2) fabricada pela empresa paulista EQUIPE modelo 100 – 22. Estes
serviços de manutenção de natureza preventiva, foram feitos principalmente onde estão mais
vulneráveis a entrada de agentes externos, como: rotores, luvas e gaxetas.
Figura 2.4.2 Concepção computadorizada da bomba Equipe 100-22 EQ2 (dois estágios)
No início da etapa de desmontagem, encontramos vestígios de pedras, palhas e resíduos
de cana de açúcar que provavelmente foram os responsáveis pelo péssimo estado de
conservação dos rotores. Para corrigi-los tivemos de aplicar solda nos pontos que apresentavam
cavidades causadas através de impacto e em seguida avaliar suas dimensões para verificar se o
calor gerado pelo processo de soldagem alterou suas medidas. Em caso de alteração de suas
medidas, foi necessário desempena-lo para só assim retornar para as suas funções dentro da
bomba.
As luvas é um elemento de apoio muito utilizado em bombas dinâmicas, sendo preciso,
muito utilizado em eixos de bombas dinâmicas. O ritmo de trabalho intenso das bombas faz
com que os problemas de desgaste do eixo se intensifiquem. Para reduzir e até corrigir esse
indesejável efeito, são usadas as buchas. Geralmente as buchas, assim como os rotores, nos
chegam danificadas polos mesmos motivos. Existem situações em que trabalham em mancais de
apoio então só retificamo-las. Outras operam atreladas a mancais de deslizamento e rolamento e
outros componentes, essas tivermos de fabricar novas, para recuperarmos seus diâmetros e
comprimentos. De modo geral, as buchas que trabalho livre são fabricadas em bronze (liga
metálica que tem como base o cobre e o estanho e proporções variáveis de outros elementos) e
as buchas que trabalham relacionadas a outros componentes são fabricadas em aço SAE 1020.
A troca das gaxetas em qualquer serviço de manutenção de bombas é primordial. Entre
os defeitos comum estão a grande deformação nos anéis posicionados junto à sobreposta, e
também desgaste na superfície externa da gaxeta. As hipóteses que possam explicar os fatos
descritos no primeiro e segundo caso são: excesso de pressão na instalação da sobreposta; e
necessidade de uma interferência entra as gaxetas e sua caixa de acomodação, respectivamente.
Para finalizar as atividades de manutenção de bombas multi-estágio, restou apenas
analisar as condições de montagem da mesma. Para referenciar seus elementos mecânicos,
tomamos como base o lado oposto ao acoplamento (LOA). Em seguida medimos as distâncias
entre a extremidade LOA do eixo e a face LA do mancal de rolamentos, do mesmo modo em
relação aos centros dos estágios, a face LOA do mancal de deslizamento e a extremidade do
eixo no lado LA. A importância dessa etapa se dá pela necessidade de precisão para garantir o
bom funcionamento delas. Terminada essa fase, restou apenas monta-las para assim,
prosseguirem para o setor de pintura onde lhes foram dados os cuidados finais.
A importância de bombas multi-estágio para usinas de açúcar e álcool é enorme. Sua
função varia desde uma simples aplicação até uma mais complexa, como por exemplo: a
lavagem da cana recém-chegada dos canaviais, até a alimentação de uma caldeira. Sua boa
capacidade de pressurização e vazão torna-as, um dos tipos de bombas mais comuns nas usinas
do país.
2.4.3 – Manutenção em Bombas de Fuso
Através do movimento sincronizado de 2 (dois) ou 3 (três) parafusos helicoidais, o
fluido que entra na câmara de bombeio é arrastado devido ao movimento de rotação e também
pela ação da geometria dos filetes para uma das extremidades, onde é bombeado para outra
câmara de alta pressão.
São bombas pequenas, mas que apresentam grande capacidade de vazão e
pressurização. A bomba Netzsch modelo 2LN, apresenta capacidade de vazão em torno de 320
m³/h e pressão de 8 bar (115 psi). O problema começa na medição real dessas variáveis numa
bomba do mesmo modelo pertencente à Usina Sumaúma. Ela perdera sua capacidade de
pressurização, sendo enviada para fazermos o reparo devido.
Começamos medindo suas folgas radiais e axiais. Logo, encontramos uma diferença de
medidas considerável entre os diâmetros do eixo e o diâmetro das buchas de sustentação da
mesma. Para corrigir esse defeito, fabricamos novamente as buchas de bronze com o objetivo de
adequar o conjunto de fusos ao alinhamento do corredor de bombeamento da carcaça. Através
das informações contidas nos catálogos do fabricante, foi possível sabermos as folgas
necessárias para o funcionamento da bomba, e assim garantirmos um serviço de qualidade.
Elas são bombas apresentam grandes vantagens de manutenção como: sistema de
lubrificação do contato entre os fusos e a carcaça feita pelo próprio fluido bombeado,
rolamentos hidrodinâmicos, entre outras, que na prática se traduzem em uma longa vida útil.
Geralmente sua manutenção não é muito diferente do que a descrita acima. Tendo como base o
histórico de manutenção, a melhoria do bronze das buchas poderia aumentar ainda mais seu
MTBF, reduzindo assim, custos com manutenção.
2.4.4 – Manutenção em Turbinas a Vapor
Presentes em diversos setores industriais, elas são máquinas térmicas que utiliza a
energia cinética e de pressão do vapor em energia mecânica sob a forma de torque e velocidade
de rotação.
Elas funcionam regidas pelo principio da Ação ou Reação. Imaginemos duas situações:
a primeira onde temos um expansor móvel dirigindo um jato de vapor numa certa direção. A
força de reação gerada pela entrada do vapor irá provocar o deslocamento do expansor¹ e
ascensão do peso W, mas em sentido contrário a saída do jato de vapor. Essa situação ilustra o
Principio da Reação. Agora pense em uma situação onde o expansor seja fixo e dirija um jato
de vapor contra um anteparo móvel. A força de ação do jato provocará o deslocamento do
anteparo móvel na direção do jato, levantando o peso W. Assim temos o Principio da Ação.
Figura 2.4.4.1 Figura esquemática do Principio da Ação e Reação
¹ Expansores nas turbinas a vapor são pequenos orifícios montados em arcos ou anéis que são
responsáveis pelo aumento da velocidade e redução da pressão do vapor.
Basicamente as turbinas se baseiam em dois modelos de expansores: convergentes e
convergentes-divergentes. A grande diferença se encontra na porcentagem de pressão de vapor
na descarga em relação à pressão de vapor na admissão. Sendo que nos expansores
convergentes, são sempre usados quando a pressão de descarga é maior ou igual a 53% da
pressão de admissão. E os expansores convergente-divergentes são usados sempre que a pressão
de descarga for menor que 53% da pressão de admissão.
O elemento básico de uma turbina é o Rotor. Nele são alocadas ao redor de sua
circunferência as hélices, lâminas e em nosso caso as palhetas. Os expansores transformam a
energia de pressão do vapor em energia cinética, que em seguida é transformada em energia
mecânica, produzindo uma força tangencial que impulsiona o rotor fazendo-o girar. Essa
velocidade de rotação e torque é transmitida ao eixo, para acionar um compressor, uma bomba,
um gerador elétrico, etc.
Os serviços de manutenção em turbinas a vapor são custosos e por isso sua operação
deve ser feita dentro dos parâmetros estipulados pelo fabricante. A manutenção corretiva deve
ser abolida extinta dos históricos de manutenção se tratando de turbinas a vapor. Os riscos
envolvidos após a falha de qualquer um dos componentes das turbinas podem ser fatais para
seus operadores, por isso manutenção corretiva não cabe para turbinas a vapor. A manutenção
preventiva pode, as vezes, não ser recomendada. Algumas turbinas apesar de estarem com uma
grande quantidade de horas de trabalho, seus componentes se encontram em bom estado de
conservação. Vários fatores contribuem para isso, mas destacamos um: a operação racional. Às
vezes as turbinas funcionam beirando a sua capacidade de funcionamento, o que gera um
desgaste desnecessário de suas peças, acarretando um aumento dos custos de manutenção que
consequentemente elevam os custos finais, reduzindo a competitividade da empresa no acirrado
mercado brasileiro. Por isso recomendamos a adoção de técnicas de manutenção preditiva, que
avaliem os “sintomas” de possíveis falhas, que lancem mão de tarefas como: inspeção diária,
medição e análise de vibrações, medição e análise de folgas, medição e interpretação das
temperaturas da água usada no arrefecimento dos mancais, análise de lubrificantes, rotina
sensitiva, etc. Com isso conseguiremos reduzir custos desnecessários com manutenção sem
embasamento técnico.
A turbina alvo de nossa abordagem fora enviada da usina Estiva, pertencente à empresa
Biosev, que faz parte do grupo francês Louis Dreyfus. É uma TX-ME – 0110, fabricada pela
empresa alagoana Texas. Sua função consiste em acionar um dos ternos da moenda.
Os serviços de manutenção realizados nela foram de natureza primária ou simples.
Apenas os elementos que mais se desgastam foram trocados ou corrigidos. Os labirintos, os
mancais de rolamento e deslizamento e rolamentos.
Os labirintos são elementos de vedação que estão diretamente em contato com o
movimento do eixo, por isso seus filetes de bronze sofrem desgaste e necessitam de troca. Na
maioria dos casos, apenas seus filetes são trocados, porém outros após passar pelo processo de
jateamento apresentam cavidades ou pontos de desgaste indesejáveis. Para a turbina em questão,
apenas tivemos de trocar os filetes velhos por novos.
Nos mancais de deslizamento tivemos que depositar metal – patente à base de chumbo,
com o objetivo de aumentar seu diâmetro interno para em seguida usina-lo, recuperando sua
dimensão anteriormente alterada pelo desgaste de atrito. Isso foi feito para os 2 (dois) mancais
de deslizamento presentes na turbina. Já em relação ao mancal de rolamento, foi feita uma
pequena remoção de pequenos pontos de oxidação em sua superfície externa com uma lixa 120
(120 grãos por centímetro quadrado).
O rolamento usado no LOA na turbina, de referência 1224M (auto-compensador de
uma carreira de esferas e furo cilíndrico) teve der substituído por outro idem. A aparição de
zonas de descascadas diametralmente opostas na pista interna, provavelmente causadas pelo
desalinhamento de uma ou duas de suas pistas em relação à outra, levou a condenação do
mesmo. O péssimo estado de conservação da pista não interferiu no estado das esferas, mesmo
com a presença dessa grave falha as esferas não se desgastam excessivamente, tato em pontos
localizados quanto em sua superfície geral.
Devido as suas características construtivas, é recomendável estabelecer um limite para a
velocidade tangencial nos rotores das turbinas a vapor fabricadas pela Engequip. Nossa
recomendação é que a velocidade tangencial nos centros das palhetas móveis seja menor ou
igual a 200 m/s. Essa recomendação serve para turbinas a vapor de ação de qualquer potência,
diâmetro do rotor, altura das palhetas, etc. Através da aplicação da fórmula indicada na figura
abaixo, encontramos a relação entre diâmetro dos rotores e velocidade tangencial.
Figura 2.4.4.2 Fórmula da velocidade tangencial
O gráfico 2.4.4.1 mostra esta relação, notemos que ele obedece à recomendação de
velocidade tangencial máxima.
Considere a velocidade tangencial constante, igual a 180 m/s.
Gráfico 2.4.4.1 Relação entre RPM e diâmetro do rotor
A análise desse gráfico mostra que ao contrário do que pensam as pessoas sem nenhum
embasamento teórico, as turbinas a vapor que conta com rotores de menos diâmetro são mais
eficazes sempre que queremos altas velocidades de rotação. Já as turbinas a vapor com rotores
de grandes diâmetros (Figura 2.4.4.3) não são boa fontes de altas velocidades tangenciais, mas
essa “deficiência” pode ser atenuada com a utilização de um sistema de polias ou rodas
dentadas. Por outro lado, turbinas grandes são boas opções quando queremos torque, por isso
geralmente são usadas em acionamento de ternos de moenda de açúcar (como a turbina TX-ME
– 0110), acionamento de geradores, entre outras aplicações. Por sua vez, turbinas de menor
torque são usadas em acionamento de bombas d’água, compressores de diversos tipos, e outras
utilidades.
Figura 2.4.4.3 Rotor, palhetas móveis e espigas de uma turbina a vapor Engequip 850 – ME
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
450 650 850
Ro
taçõ
es
po
r M
inu
to -
RP
M
Diâmetro do Rotor [mm]
Reta de Relação RPM x Ø do
Rotor
2.4.5 – Manutenção em Eixos Longos
Os eixos são elementos mecânicos rotativos ou estacionários (eixos-árvores flexíveis),
de secção transversal usualmente circular onde são montados outros elementos mecânicos,
geralmente esses elementos são de transmissão. Os eixos são apoiados por mancais, de
deslizamento ou rolamento. Normalmente apresentam secção transversal maciça e rasgos para
inserção de chavetas.
Eixos são elementos solicitados a esforços de flexão, compressão/tração ou torção, que
atuam individualmente ou de forma simultânea. Essas solicitações modificam sua forma, e
sendo assim, alteram seu funcionamento.
Durante a fabricação de sólidos de revolução (eixos, cilindros, furos, por exemplo),
ocorrem variações em suas formas e posições, o que provoca erros de ovalização, conicidade,
excentricidade, etc. em relação aos seus centros. Tais erros são aceitáveis até certo limite, desde
que não comprometa seu funcionamento. Esses erros também dificultam a adoção de um
referencial, um eixo de simetria. Essa pequena variação leva a desvios envolvendo a superfície
medida, superfície de referencia e linha de centro teórica. Para adotar um conceito para esse
fenômeno, foi definido os desvios de batimento, podendo ser divididos basicamente em 2 (dois)
tipos: radial e axial. Batimento é a variação máxima admissível da posição de um elemento,
considerado ao girar a peça a uma rotação em torno de um eixo de referência, sem que haja
deslocamento axial.
No mês de fevereiro de 2015, recebemos 2 (dois) eixos, um deles enviado pela
petroquímica Braskem, e o outro pela Usina Caeté. Eles tinham em comum o mesmo problema:
apresentavam batimento radial acima do recomendado. Em ambos os casos, adotamos o método
de medição de batimentos radiais entre centros. A figura a seguir demonstra-lo de modo
esquemático. Usamos um dos furos de centro presentes nos eixos para guiarmo-los na castanha
do torno mecânico, e o outro para alocarmos no cabeçote móvel. A grande vantagem desse
método, é que podemos encontrar do modo mais correto possível à linha de centro, tornando a
LTI mais precisa.
Figura 2.4.5 Método de medição de batimento radial entre centros
No eixo trazido pela Braskem, encontramos 8 (oito) décimos de milímetros de
batimento radial em uma das regiões. Através do uso da prensa hidráulica conseguimos reduzir
esse índice para cerca de 3,2 décimos de milímetros. A partir daí por motivos diversos, não
conseguimos decrescer mais ainda essa medida, sempre que aumentávamos a carga aplicada ele
reagia contrariamente. A solução para esse impasse não poderia ser outra, além de facearmos o
eixo adotando um batimento mínimo padrão, fabricamos as luvas necessárias para retificação
das medidas originais.
O eixo enviado pela Usina Caeté nos reservava muito trabalho e sobretudo paciência. O
empeno era tão grande que não precisamos pôr o relógio comparador, sendo preciso, era
incríveis 4 (quatro) milímetros de desvio. Empenos dessa magnitude não são causados por
esforços mecânicos de funcionamento normais, mas sim por falta de inspeção ou má
manipulação e armazenagem. Foram mais de 15 (quinze) horas aplicando carga no eixo em
seguida levando para medi-lo no torno, com esse esforço conseguimos reduzir para 1 (um)
milímetro seu empeno. Aplicamos o mesmo procedimento usado no eixo de acionamento do
exaustor da Braskem, usinando o eixo tendo como padrão a menor medida do batimento radial e
sem seguida fabricando a luva.
As luvas, através de pequenas modificações, também foram submetidas ao método de
medição de batimentos radias entre centros. Com isso garantimos que o eixo e as luvas estejam
dentro do especificado pela recomendação quanto ao seu uso. Ao final dos serviços medimos
com o auxilio do relógio comparador os batimentos radiais em ambos os eixos: no eixo do
exaustor conseguimos reduzir de 8 (oito) décimos de milímetro para 1,7 décimos de milímetro;
já no eixo de acionamento da bomba atenuamos de 4 (quatro) milímetros para 1,9 décimos de
milímetros em uns pontos, e em outros para 2,3 décimos de milímetros. Dessa forma
conseguimos por os batimentos radiais abaixo dos 0,25 milímetros recomendados, levando em
consideração sua aplicação.
2.4.6 – Manutenção em Mancais de Deslizamento
Os mancais de deslizamento são elementos de apoio que tem a função de servir de
suporte, principalmente para eixos. Através da introdução de buchas, casquilhos e metal-
patente, visamos reduzir o desgaste no eixo causado pelo contato eixo-mancal. O uso desse tipo
de mancal está relacionado à sua utilidade, eles apresentam vantagens quando comparado aos
mancais de rolamento, como: capacidade de resistência ao choque, menor custo de fabricação,
menor precisão na relação eixo-mancal e suportam grandes cargas.
A presença do metal-patente garante que o eixo não seja o alvo de desgaste, e essa é sua
missão. Mas se esse desgaste se apresentar de forma demasiada, ele deverá ser investigado.
Comparando a sua dureza Brinell (30 HB) com a do aço SAE 1020 (170 HB) – o aço mais
comum na fabricação mecânica –, vemos que se houver qualquer caso de erro durante os
processos na fabricação até os ajustes na lubrificação, o metal será totalmente sacrificado.
Foi o que aconteceu com o mancal de deslizamento enviado pela Usina Agropaulo,
localizada no município de Ceará-Mirim no estado do Rio Grande do Norte. Os mancais como
podemos visualizar (Figura 2.4.6), se apresentava com grandes desgastes na parte inferior do
mesmo. Isso nos leva a pensar que essa grave anomalia foi causada por falhas em suas
dimensões e ajustes em relação ao eixo. Como podermos ver na figura abaixo, o eixo gira em
sentido anti-horário, mas erradamente as ranhuras foram feitas em local inadequado, acima do
chanfro do lado direito a imagem. O recomendável é que a localização das ranhuras de
lubrificação esteja na parte superior do mancal e situada a 90° da linha de centro do mesmo. Ao
nos determos em observar os chanfros de forma mais detalhada, nos encontramos com outro
erro: a presença de “quinas vivas” nos chanfros dificulta a circulação do lubrificante na
superfície interna do mancal. Mancais que são usados para apoiar eixos robustos – como o
nosso – apresentam uma tendência de “expulsão” do óleo lubrificante, e isso é mais um
agravante.
Figura 2.4.6 Mancal de deslizamento gravemente danificado
Para devolver a capacidade de operação do mancal, tivemos primeiro de usinar a
superfície externa para retirarmos cavidades causadas pela sequência de equívocos na
montagem e operação. Feito isso, tivemos de depositar novamente metal-patente para criarmos
um diâmetro que possa ser novamente usinado a fim de recuperar as medidas que se ajustam
corretamente com o eixo por ele apoiado. Com o intuito de evitar erros na localização dos
chanfros e das ranhuras de lubrificação, confeccionamo-las, da forma correta.
São técnicas e recomendações simples, mas que fazem toda diferença. Por meio delas,
podemos garantir que o elemento mecânico tenha uma vida útil mais longa, reduzindo custos e
ganhando em eficiência operacional.
2.4.7 – Manutenção em Máquinas Operatrizes
As maquinas operatrizes são essenciais para o funcionamento das empresas que atuam
no ramo metalomecânico. Elas são um conjunto mecânico responsável pelos movimentos de
remoção do sobre-metal para confeccionar um determinado elemento ou peça. Existe na
indústria uma variedade de máquinas operatrizes, como: torno convencionais e CNC,
fresadoras, plainas, furadeiras, máquinas de eletro erosão, etc. Mas nesse parágrafo vamos nos
deter em especialmente 2 (duas): mandrilhadora e torno convencional.
Primeiramente sobre a mandrilhadora Varnsdorf modelo WHN 13.8 CNC. Durante a
execução dos serviços nesta máquina, o operador notou que no momento que a mesa se
deslocava acontecia uma pequena mudança na velocidade de avanço. Essa descontinuidade
poderia ocasionar uma situação que indesejável, onde a qualidade das peças por ela processada
seria afetada. E posteriormente se transformar em um problema mais grave, comprometendo
outros componentes. Então começamos a desmonta-la para encontrarmos a raiz do problema, à
medida que executávamos a desmontagem, em paralelo analisávamos o estado dos seus
componentes. Até encontrarmos 2 (duas) rodas de atrito que estavam seriamente desgastadas.
Não tivemos escolhas, a não a ser a troca desse componente. E assim fizemos, a trocamo-las,
realizamos a limpeza de seus componentes que também comtemplou a lubrificação dos
mesmos. Feito isso, remontamos a mandrilhadora e testamo-la: ao deslocarmos a mesa no eixo
Y, a mesma não apresentou a redução em seu deslocamento. E assim, a mandrilhadora retomou
sua disposição para o setor de fabricação da empresa.
Já em relação ao torno convencional Nardini NZ-400 o problema era o inverso: durante
o deslocamento do carro transversal, foi observada certa oposição ao movimento. Logo quando
o problema foi descrito pelo operador da máquina ao mecânico, já existia uma suspeita sobre
que o eixo de comando era a causa desse empecilho. Depois da desmontagem do carro
transversal, o estado do eixo de comando não deixava dúvidas de sua culpa no problema
descrito: ele apresentava sinais de desgaste nas localidades de seus apoios, e em seus filetes
estriados estavam altamente desgastados de modo que a sua largura de 3 (três) milímetros, se
reduzira a 1 (um) milímetro. Então realizamos sua troca e ao solicitarmos seu movimento no
eixo X do torno, não foi mais percebida a resistência anteriormente encontrada.
Esses serviços foram somente a troca de seus elementos danificados. É importante frisar
que na maioria dos serviços de manutenção, são necessárias apenas modificações e/ou
adaptações que sanam seus defeitos. Nos casos descritos acima, não é possível realizar essas
adaptações, pois se tratam de elementos de precisão e consequentemente necessitam de troca.
Então devemos criar o senso crítico capaz de avaliar cada situação e criar a melhor solução, para
não sermos meros trocadores de peças ou técnicos mecânicos de improviso.
3° – DESENVOLVIMENTO DO ESTÁGIO NA
ÁREA DE OPERAÇÃO
A operação é uma das áreas mais importantes em uma indústria metalúrgica. Nela
operadores e suas máquinas moldam os elementos usados na área de montagem e manutenção
da empresa. Neste Relatório Final de Estágio consideremos por operação, qualquer processo de
fabricação mecânica com o auxílio de máquinas.
3.1 – Operações em Torno Convencional
Podemos considerar o torno convencional como a máquina operatriz mais importante
em uma fábrica. Com ele, podemos obter sólidos de revolução de diversas formas para
diferentes finalidades. Nesses 4 (quatro) meses de estágio, as operações em torno foram
importantíssimas, nela foram aperfeiçoadas as competência como: medição, leitura de desenhos
técnicos e técnicas de operação. Nos próximos parágrafos iremos analisar condições e meios dos
elementos mecânicos fabricados em tornos convencionais.
Parafusos são elementos de fixação classificados como elementos móveis, devido a sua
capacidade de serem colocados ou retirados sem sofrer qualquer dano. Em dezembro de 2014,
fabricamos diversos parafusos, alguns com rosca métrica (ISO) normal e outros com rosca
whitworth normal (BSW). A diferença entre esses 2 (dois) tipos de roscas se encontra em seus
ângulos formados pelos filetes, nas roscas métricas esse ângulo vale 60°, e nas roscas whitworth
vale 55°. A abertura das roscas se constitui na etapa que devemos ser mais atenciosos, pois é
necessária uma boa agilidade do operador. A manufatura de parafusos é norteada por uma série
de recomendações, como: profundidade do furo broqueado, profundidade do furo roscado,
comprimento útil de penetração do parafuso, diâmetro passante, etc. Além dessas, as
recomendações também se estendem até as características construtivas das roscas, como: altura
do filete, passo, ângulo de abertura dos vales, entre outras. O conjunto dessas informações é
vital para construção desses elementos. Apesar do grande número de normas e informações que
orientam a fabricação do parafuso, eles são elementos fáceis de fabricar o que evita a presença
de erros que condenem a sua utilização.
Dentre as técnicas mais importantes de retificação em máquinas ou equipamentos
mecânicos está a inserção de buchas. Por elas, podemos recuperar o diâmetro de superfícies
desgastadas, corrigindo assim problemas relacionados à folga. Sua fabricação exige grande
precisão, tanto em relação ao elemento onde será apoiada quanto ao elemento que irá envolver.
Por isso, fazemos uso constante de equipamento de medição que resolução de até 0,02
milímetros, como micrômetros externos, relógios comparadores e súbitos.
Outro componente mecânico bastante fabricado em tornos convencionais são os
labirintos. Eles são classificados como elementos de vedação e são comumente usados em
bombas centrifugas radiais e em turbinas a vapor, ambas representam o carro chefe dos serviços
realizados em nossa empresa. Todos os labirintos por nós fabricados foram feitos em alumínio,
um material dúctil e anticorrosivo, que lhe confere vantagem quando aplicados, especialmente
em turbinas a vapor devido ao contato com vapor de água a altas temperaturas.
Também foi fabricado um eixo para bomba centrifuga radial multi-estágio, com 2
(duas) secções roscadas (com rosca de perfil triangular, métrica normal com 14 fios por
polegada). Ele foi fabricado em aço SAE 1020. Para esta fabricação tivemos de abrir os furos de
centros com o auxílio de uma broca de aço rápido, e também usar uma luneta devido ao seu
considerável comprimento. Mas a abertura de roscas ou a abertura dos furos de centros não é a
parte que gostaríamos de chamar a atenção, mas sim a inevitabilidade de precisão em suas
dimensões. Além disso, existe a possibilidade de aparição de batimentos radiais e por isso
lançamos mão da luneta. O uso de micrômetros e relógios comparadores são constantes e
necessários. Desvios próximos a 0,05 milímetros não são tolerados e isso torna a produção do
eixo bastante exata, de modo a torna-lo de excelente qualidade e alta confiabilidade,
potencializado sua vida útil.
3.2 – Operações em Torno CNC
Torno CNC é basicamente um torno com controle numérico computadorizado
construído inicialmente para produção de peças de revolução ou cilíndrica que vem dotado de
duas bases as quais são chamadas de barramento sobre as quais correm dois eixos sendo um o
eixo X (eixo que determina o diâmetro da peça) e outro o eixo Z (eixo que determina o
comprimento da peça), a fixação da peça é feita por castanhas fixada em uma placa que vem
acoplada ao eixo central da máquina o qual é chamado de eixo arvore, e também podemos usar
o ponto que é fixado em um corpo que normalmente fica no barramento do eixo Z na posição
contraria a placa e a luneta que fica entre a placa e ponto que é geralmente usada para fixar
peças longas.
Após a produção do programa, basta apenas dar inicio a reprodução do mesmo. Para a
reprodução dos ciclos de desbaste e acabamento interno de 2 (duas) buchas o torno CNC Romi
modelo Multiplic 40 levou apenas 1:52 segundos para cada uma. O ganho fantástico de
produtividade compensa todos seus custos de manutenção e operação. Em seguida tivemos
apenas de dar início ao ciclo de desbaste e acabamento interno. O material que era o bronze,
também ajuda, por que nos dá a possibilidade de aceleração do ciclo reduzindo seu tempo sem
sacrificar as ferramentas de corte.
3.3 – Operações em Balanceadora Digital
Essa operação realizada no inicio do estágio obrigatório, durante a primeira semana de
dezembro de 2014. Durante a execução dos serviços de manutenção preventiva, é necessária a
avaliação de todos os componentes do equipamento, nesse caso, o equipamento era uma bomba
centrífuga radial multi-estágio, e o componente a ser avaliado era o eixo onde se localizava os
rotores da bomba.
Elementos girantes acoplados a eixos são alvos certos de processo de balanceamento.
Levando em consideração o histórico e o público-alvo da Engequip, esses “conjuntos girantes”
eram majoritariamente eixos de bombas centrifugas, rotores de exaustores, cestos de açúcar, etc.
Para a execução dos serviços de balanceamento foi usada uma balanceadora digital
horizontal dinâmica, similar à mostrada na figura abaixo.
Figura 3.3.1 Balanceadora digital horizontal dinâmica
Ao apoiarmos o eixo nos cavaletes da balanceadora, temos de medir a distância dos
rotores até eles, para em seguida informarmos a máquina o valor da distância encontrado. Feito
isso, devemos ligar a balanceadora na rotação de trabalho do eixo do rotor. Em seu painel
aparecem os pontos de desbalanceamento e sua massa em gramas. Existem 2 (dois) métodos de
correção de desbalanceamento: podemos escolher entre adicionar massa através de solda ou
remover massa através de atrito. Para eixos pequenos ou que trabalham sobre precisão não é
recomendada aplicação de solda.
No caso do eixo do rotor da bomba, tivemos apenas de retirar massa com o auxílio de
uma esmerilhadora, de modo a equilibrar as diferenças de massa em opostos planos. Quando
terminamos de executar esse objetivo, liberamos o eixo para o setor de montagem da empresa.
A simplicidade deste serviço é imensa, mas sua importância é imensa.
4° – DESENVOLVIMENTO DO ESTÁGIO NA
ÁREA DE PROJETO E DESENHO
4.1 – Evolução Histórica da Área de Projeto e Desenho
Desde o início da humanidade, o homem busca representar o que está em sua volta,
inicialmente com formas geométricas planas ou simples traços nas paredes das cavernas. Os
egípcios e maias a realidade passou a ser representada de uma forma mais complexa, com
desenhos e palavras mais avançados. À medida que as civilizações foram avançando, os
desenhos foram se assemelhando com fotografias. Mas foi durante o Renascimento que
apareceram os primeiros desenhos técnicos. No século XVII, o matemático e desenhista
francês Gaspar Monge (1746 – 1818) criou um sistema utilizado na engenharia militar com o
uso de projeções ortogonais, ou seja, um sistema capaz de representar as três dimensões de um
objeto, com precisão, em superfícies planas. Esse sistema foi publicado em 1795, cujo título era
“Geometria Descritiva”, conhecida como método de monge ou geometria mongeana, é usado
como a base da linguagem do desenho técnico. Essa geometria passou a retirar a expressão
artística do desenho, caracterizando-o com uma linguagem técnica e precisa. Sua metodologia
consiste em utilizar a épura (técnica capaz de representar o volume de um sólido) para visualizar
objetos situados no infinito.
Por volta do século XIX, com a Revolução Industrial, a Geometria Descritiva precisava
ser normalizada para que a comunicação pudesse ser feita em nível internacional. Assim, a
Comissão Técnica TC 10, da ISO, cumpriu esse papel e tornou a Geometria Descritiva a
principal forma de linguagem gráfica da engenharia e da arquitetura, sendo chamada de desenho
técnico.
4.2 – Considerações Práticas dentro da Área de Projeto e Desenho
Foram 446,5 horas de estágio, muitas dessas voltadas para esta área. Foram diversas
peças, como: base de atuador, flanges, placa móvel, eixos de bombas, eixo de esteira
transportadora, eixo de comando de torno, eixo e rotores de turbina a vapor, tampa de centrifuga
de açúcar, trocador de calor, exaustor, etc. A necessidade de seguir a risca as normas técnicas
nacionais como a NBR e estrangeiras como a alemã DIN, torna esta área desafiadora. Para
verificarmos se as cotas presentes nos desenhos estavam corretas, fizemos comparações entre as
medidas presentes nos objetos alvos de nosso projeto, com as medidas presentes nos desenhos
técnicos feitos no software AutoCAD versão 2013, desenvolvido pela empresa americana
Autodesk. Na maioria dos casos é imprescindível a execução de sólidos em 3D (três
dimensões), pois através dele examinamos detalhes de construção e montagem de suas peças ou
extraímos as vistas com o auxílio de ferramentas do software, obtendo assim, desenho em 2D
(duas dimensões) que devido a sua complexidade não seria possível desenhar de modo perfeito.
O processo de gerar uma imagem com sombra de como um objeto poderia ver-se sob
determinadas condições de luz, e em base a um determinado conjunto de materiais, é chamado
de "renderização". Ele é extremamente comum nos desenhos de arquitetura, mas seu o uso em
desenhos e projetos mecânicos também é frequente. Nessa unidade deste Relatório Final de
Estágio, veremos a aplicação destes casos em detalhes.
4.2.1 – Desenho da Base do Atuador Woodward
A elaboração do desenho de base do atuador foi extremamente simples. Afinal tivemos
apenas de fazer o levantamento das medidas de uma base do atuador original que se encontrava
na empresa, usando paquímetros, micrômetros externos, pente de roscas e súbito para obtermos
o rascunho.
Para desenharmos a base em 2D no software AutoCAD, apenas transferimos as
dimensões presentes no rascunho para o computador, assim os flanges superior e inferior com
seus devidos furos roscados e o furo central passante não-roscado foram devidamente
representados. Nesse caso não houve a necessidade de criação do sólido em 3D, pois a base do
atuador não apresentava um grande número de detalhes, e por esse motivo a conclusão do
desenho em 2D já foi suficiente para seu arquivamento.
4.2.2 – Desenho dos Flanges
O consócio Tomé Ferrostaal nos enviou 6 (seis) flanges que tinham espessuras de: 1”, 1
½”, 2”, 2 ½”, 3” e 4”. O que levou o envio desses flanges foi à necessidade de fabricação de
outros dos mesmos modelos. A partir dos flanges originais, coletamos as medidas que serviram
de base do desenho técnico em 2D para a fabricação dos novos.
Com o auxílio do pente de roscas, paquímetros, micrômetros, goniômetros encontramos
as medidas que nos interessava para a confecção dos rascunhos que serviram de fonte de
pesquisa para a elaboração dos desenhos em 2D no AutoCAD.
Como os flanges seriam construídos em um só tarugo de Monel (liga metálica
constituída majoritariamente por Níquel e Cobre) configurando assim uma peça única, não
havia a necessidade de constituição de um sólido em 3D para vermos detalhes de montagem.
4.2.3 – Desenho da Placa Móvel
No mês de janeiro desse ano nos foi trazido um molde para plástico feito em ferro
fundido. Ele apresentava trincas que chegavam a medir 1 (um) milímetro de largura, e se
estendiam em toda a região central do molde. A forma de funcionamento propicia a aparição
dessas trincas, os esforços de natureza cisalhante em lados opostos justificam esse fenômeno.
Então a solução seria reforçar a placa móvel de modo que as forças cisalhantes não pudessem
mais comprometer a integridade do molde. Esse reforço foi feito com o auxílio de uma placa
móvel de 4” de espessura e 1790 milímetros de comprimento, com 8 furos vazados não-
roscados com 2 (dois) diferentes diâmetros: o maior medindo 2” e o menor medindo 1 3/8”.
Esses furos serviram para a introdução de pinos que tinham a dupla função de guiar e fixar a
placa móvel no molde. Também foram inseridos 2 (dois) parafusos do tipo prisioneiros que se
estenderam de um lado ao lado oposto da placa móvel. A placa móvel foi fabricada em aço SAE
1045.
Para delinear essa placa, lançamos mão de pente de roscas, paquímetros, micrômetros,
trena e súbito. Primeiramente fizemos os rascunhos detalhando o que era de interesse para o
desenho final. Com os rascunhos em mãos já prontos, podemos dar início à produção do
desenho da placa móvel em 2D. Ela não apresentava grandes detalhes que tornassem necessária
a concepção do sólido em 3D. Sendo assim, apenas o desenho em 2D já era suficiente para o
envio para darem início a produção da placa.
4.2.4 – Desenho do Eixo da Bomba de Água
Devido a desgastes e cavidades defeituosas presentes em um eixo usado em uma bomba
de água Equipe 100-22 EQ2 (dois estágios) foi inevitável à confecção de um desenho mecânico
que norteasse as operações de produção em torno convencional de um novo eixo, que foi
fabricado em um tarugo de aço SAE 1020. Para isso deveríamos pesquisar as medidas das
secções de diferentes diâmetros, dimensões das roscas e por fim o comprimento total do eixo
desgastado e por intermédio de pente de roscas, paquímetros, micrômetros e trena traçarmos um
croqui que contivesse todos os detalhes para sua correta fabricação.
Como se tratava apenas de uma reprodução de um eixo já existente e também não houve
nenhuma alteração de suas dimensões, não foi necessária a constituição de um desenho que
apresentasse o eixo sólido em 3D no AutoCAD.
4.2.5 – Desenho de Flange
Esse flange foi entregue pelo consórcio Tomé Ferrostaal com o objetivo de realizarmos
serviços de usinagem no mesmo. Para esse fim, foi necessária à presença de um desenho que
fornecesse para o operador do torno convencional todas as alterações que seriam feitas no
flange.
Devido a suas grandes dimensões tivemos de usar equipamentos de medida de grande
capacidade, em especial um paquímetro de 1000 milímetros. Além desse, usamos outros
paquímetros de diferentes tamanhos. Foram também usados micrômetros, trena e súbito.
Através dele conseguimos as medidas que constaram no rascunho que foi a base da criação do
desenho final.
Levando em consideração as medidas encontradas e presentes no rascunho, fizemos as
alterações indispensáveis para a execução dos serviços de usinagem no flange. Como não havia
a necessidade de montagem ou a presença de detalhes de relevância na usinagem, fixemos
apenas as vistas em 2D do flange. E seguida liberamos o desenho para o setor de operação onde
puderam dar início à usinagem do flange.
4.2.6 – Desenho do Conjunto Motriz da Esteira Transportadora
Nos fins do mês fevereiro recebemos esse conjunto formado por um eixo e um tambor.
Devido a desgastes na superfície externa do tambor que funciona em contato com a esteira
transportadora de açúcar, tivemos de faceá-lo para retirarmos uma camada de borracha que o
envolvia. Feito isso, colhemos todas as medidas iniciais do conjunto em um rascunho.
A presença de áreas desgastadas na superfície metálica do tambor tornou necessária a
execução de serviços de usinagem em sua superfície externa. Então pesquisamos novamente as
novas dimensões para enviarmos ao cliente, no caso a EMPAT. Usando paquímetros,
micrômetros e trena, o dimensionamos.
A criação do desenho foi necessária apenas para fins de arquivamento e notificação para
o cliente. Por isso o desenho em 2D era a nossa meta final de execução do trabalho, e quando
atingimo-la damos por encerrado o mesmo.
4.2.7 – Desenho da Tampa de Centrifuga
O passo inicial para a execução desse desenho não foi diferente dos outros: tivemos de
mensurar uma tampa original mesmo estando em mau estado de conservação, para obtermos
suas medidas construtivas. Fazendo uso de paquímetros e goniômetros, fizemos um rascunho
que continha essas informações.
Analisando de um modo geral esse serviço, podemos considera-lo simples, pois não
apresentava detalhes que propiciassem erros; por outro lado, podemos considera-lo trabalhoso,
devido ao grande número de dentes de apoio que são puderam ser obtido com confecção de um
sólido 3D. Usando uma ferramenta presente no AutoCAD chamada Snapshot extraímos as
vistas em 2D a partir de um sólido 3D. Sem essa ferramenta, a precisão do desenho estaria
seriamente comprometida, já que estamos falando de 90 dentes de apoio.
4.2.8 – Desenho do Eixo de Comando
Durante a execução dos serviços de usinagem, o operador notou a existência de uma
força que se opunha ao movimento do carro transversal no eixo X. Não precisamos nem ver o
estado dos elementos mecânicos que compunha o carro transversal para diagnosticarmos que o
defeito estava no eixo de comando. Ao jugarmos o estado de conservação do mesmo,
confirmamos a até então suspeita, e a solução não poderia ser outra diferente da substituição do
eixo de comando.
Para solicitarmos a fabricação do eixo, deveríamos primeiro ter o desenho em mãos.
Então pesquisamos as medidas do eixo usando paquímetros e micrômetros, e as transferimos
para um rascunho para em seguida desenharmos o eixo nas vistas 2D, desse modo não havia
necessidade de constituirmos um sólido em 3D.
4.2.9 – Desenho do Trocador de Calor
Devido a alterações nas medidas presentes um trocador de calor já existente, foi
necessária à produção de um novo desenho que contivesse essas alterações. Essas modificações
localizaram-se principalmente nas tampas de entrada e saída da água, no corpo e nos apoios dos
152 tubos. Em relação aos comprimentos dos tubos vazados tivemos apenas de aumentar seu
comprimento.
Para recolhermos as medidas do trocador original para uns rascunhos, usamos
paquímetros, micrômetros e trena. Com essas medidas em mãos, as adaptamos para a atual
demanda do mesmo. Como podemos notar ao lermos o parágrafo anterior a esse, o trocador de
calor é constituído de diversos componentes, e por força das alterações nele promovidas, foi
precisa a confecção de um sólido em 3D para analisarmos as condições de montagem do
mesmo.
Terminada a confecção do sólido em 3D, usamos 2 (duas) ferramentas de desenho
presentes no AutoCAD, são chamadas de Slice e Snapshot. A função da primeira ferramenta é
cortar sólidos para obtermos sólidos em corte. Quanto à segunda ferramenta já conhecemos sua
função. O uso da ferramenta Slice é indispensável por através do meio-corte por ela gerado,
visualizamos detalhes de construção e montagem de sólidos, e essa foi à finalidade de obtermos
os sólidos. Em seguida usamos a ferramenta Snapshot, obtendo assim as vistas em 2D a partir
do sólido 3D do trocador de calor. Com os desenhos em mãos, os enviamos para o setor de
montagem para darem início a montagem do mesmo.
4.2.10 – Desenho do Exaustor
A empresa Braskem solicitou a fabricação de um exaustor de desgasagem de cloro. Esse
exaustor foi fabricado com base em outro exaustor antigo por ela enviado. Então fizemos a
pesquisa das medidas do exaustor velho e em seguida as passamos para uns rascunhos, para
fazermos esse levantamento, usamos paquímetros, trena e goniômetro.
O exaustor é um equipamento com grande número de detalhes, e isso inviabiliza a
confecção dos desenhos em 2D usando apenas comandos de linhas através das cotas. Por esse
motivo, produzimos o exaustor em 3D e conseguinte usamos a ferramenta Slice e Snapshot.
Devido às características de montagem desse equipamento, o dividimos em diversas
partes usando a ferramenta Slice, e em seguida usamos a ferramenta Snapshot para obtermos as
vistas em 2D. Assim facilitamos a montagem e produção de suas diversas peças.
Com as vistas e detalhes já em 2D, organizamos e corrigimos as propriedades das linhas
que fizeram parte do desenho, para assim centralizarmos corretamente na folha de plotagem que
foi entregue ao setor de produção e montagem, para iniciarem a montagem. Feito isso,
declaramos terminada a confecção do mesmo.
4.2.11 – Desenho do Eixo da Turbina a Vapor
A necessidade da alteração do rendimento em uma turbina a vapor levou a adequação
das medidas do eixo dos rotores da mesma. Algumas dimensões não foram alteradas e essas
tivemos de colhê-las no eixo não alterado da turbina a vapor, usando paquímetros, micrômetros
e trenas. Quanto às outras medidas alteradas, tomamos como base as medidas nos enviadas
através de um croqui, para assim, darmos início a confecção do desenho somente em 2D.
Desse modo, não precisamos usar as ferramentas mais complexas, como Slice e
Snapshot e também não tivemos de construir sólidos em 3D, e isso tornou esse serviço bastante
rápido e lhe atribuiu certa facilidade. Ao organizarmos e centralizarmos de forma correta na
folha, o tagueamos e em seguida o arquivamos em uma pasta com a devida finalidade.
5° – CONCLUSÃO
Nesses 4 (quatro) meses de estágio obrigatório tive contato com todas as áreas que
fazem parte da área de mecânica. A experiência e o conhecimento adquirido com os
profissionais da área da manutenção, operação e projeto e desenho foram essenciais para
ampliação da minha visão sobre o setor.
Dentro da área da manutenção o contato com recomendações e métodos que para mim
eram até então desconhecidos foi de grande valia. Diante de todas as situações e problemas que
para mim foram apresentadas desenvolvi a capacidade de entender as causas que levaram ao
defeito, desenvolvi também a capacidade de selecionar de maneira inteligente a melhor solução
e por fim, desenvolvi também a capacidade de orientar e recomendar boas práticas para
otimização do tempo de vida útil dos equipamentos. Na mesma área da manutenção pude
reconhecer erros ou procedimentos indesejáveis na gestão de ativos ou programação da
execução dos serviços da área.
A vivência na área de operação foi de uma importância extraordinária: o aprimoramento
de técnicas de operação e medição foi valioso para o início da minha carreira. Algumas dúvidas
relacionadas à operação foram sanadas. Através da operação dos tornos convencionais e CNC
(todos eles diferentes dos usados no laboratório de máquinas operatrizes do IFAL) tive contato
com a fabricação de peças bastante complexas e de grande precisão em suas medidas como o
eixo da bomba da centrifuga radial multi-estágio e também com programação da fabricação de
peças em torno CNC. Toda essa “breve” experiência serviu para ampliar a minha confiança e
visão sobre esse setor da empresa.
Por fim, mas não menos importante, irei expor agora a expertise adquirida na área de
desenhos e projetos. Podemos considerar essa área como o cérebro de uma empresa
metalomecânica. Nela pude desenvolver uma espécie de “visão espacial” dos elementos
mecânicos. A teoria vista no IFAL foi essencial para o meu bom êxito na área, diariamente vi e
vivi os assuntos que foram apresentados durante os 4 (quatro) anos de estudo no IF. Os meus
avanços nesta área foram incríveis, tenho a percepção que estou apto para cumprir, se caso eu
desejar, a função de desenhista cadista.
A instrução nas aulas de grandes professores durante o tempo vivido no IFAL, a
presença ao meu redor de grandes profissionais durante o estagio na Engequip, foram os fatores
decisivos para o sucesso do início da minha carreira. Conclusivamente acredito que o
conhecimento adquirido nesses 4 anos e 3 meses se perpetuará pelo resto da minha carreira, e
termino essa fase como um técnico em mecânica, mas um técnico com a visão voltada para o
futuro.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
VIANA, Herbert Ricardo Garcia. PCM, planejamento e controle de manutenção. Rio de Janeiro: Qualitymark Ed., 2002. PETROBRAS/CONTEC. Norma N-1278 – algarismos e letras para identificação de equipamentos. SANTOS, Valdir Aparecido dos. Manual prático de manutenção industrial. São Paulo: Ícone, 2007. Provenza, Francesco. Projetista de máquinas. São Paulo: Editora F.Provenza, Ed. 71°, 1990. http://www.sopetra.com.br/manutencao_lubrificacao_graxa.php http://www.dequi.eel.usp.br/~tagliaferro/Bombas.pdf https://fabioferrazdr.files.wordpress.com/2008/08/turbinas-a-vapor.pdf http://adm.online.unip.br/img_ead_dp/35114.PDF https://web.fe.up.pt/~tavares/ensino/CFAC-G/Downloads/Apontamentos/Toleranciamento%20Geometrico.pdf http://www.clubedaeletronica.com.br/Mecanica/Metrologia%20TC-2000/metr27.pdf