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UNIVERSIDADE TUIUTI DO PARANÁ

EVERTON LEANDRO FRANCO

LUAN FELIPE LAZARINI

VINICIUS VENDRAMIN DE OLIVEIRA

TCC II – BALANÇA PARA PESAGEM DE MOTORES

CURITIBA

2015

EVERTON LEANDRO FRANCO

LUAN FELIPE LAZARINI

VINICIUS VENDRAMIN DE OLIVEIRA

TCC II – BALANÇA PARA PESAGEM DE MOTORES

Trabalho apresentado na disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso II (TCC II), em caráter avaliativo do segundo bimestre do curso de Engenharia Mecânica.

Professor: Marcelo Piekarski.

CURITIBA

2015

RESUMO

Trata-se do desenvolvimento de uma balança móvel para pesagem de motores de modo a verificar a massa de óleo aplicada no processo produtivo, segundo as exigências apontadas pela “empresa Y”, a fim de facilitar a realização das atividades inerentes ao controle de qualidade. O trabalho apresenta como é feito o processo de pesagem de motor e propõem soluções na questão de confiabilidade da massa de óleo aplicada nos motores, que se dão através das aplicações de ferramentas conceituais de Engenharia, aplicando uma sequência encadeada das etapas contidas nesse projeto de construção da balança. Para tanto faz-se necessário a integração dos conceitos de balança digital com carro transportador de pallets, dando, dessa forma, a caracterização de um equipamento com a possibilidade de movimentação e agilidade, mantendo a segurança na execução da atividade que controla a qualidade deste item do processo.

PALAVRAS-CHAVE: Balança. Pesagem. Motores. Movimentação. Segurança.

LISTA DE GRÁFICOS

GRÁFICO 1 - CUMPRIMENTO DA TAREFA DE PESAGEM ................................... 12

GRÁFICO 2 - TEMPO GASTO NA EXECUÇÃO DA TAREFA .................................. 13

GRÁFICO 3 - RISCO DE ACIDENTE POR QUEDA DO MOTOR ............................ 13

GRÁFICO 4 – MODO DE ARMAZENAMENTO ........................................................ 14

GRÁFICO 5 - DIFICULDADE NA EXECUÇÃO DA TAREFA .................................... 14

GRÁFICO 6 – EQUIPAMENTO COM O DOBRO DA CAPACIDADE ....................... 15

GRÁFICO 7 – EQUIPAMENTO COM MOBILIDADE ................................................ 15

GRÁFICO 8 – TIPO DE BALANÇA ........................................................................... 16

GRÁFICO 9 – FREQUÊNCIA DE MANUTENÇÃO – TRANSPORTADOR DE

PALLET ..................................................................................................................... 16

GRÁFICO 10 – FREQUÊNCIA DE CALIBRAÇÃO DA BALANÇA ............................ 17

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 - CROQUI DA BALANÇA MÓVEL DE PESAGEM DE MOTORES.......... 19

FIGURA 2 - EIXO DO ROLAMENTO ........................................................................ 21

FIGURA 3– DIAGRAMA DE CORPO LIVRE – EIXO DO ROLAMENTO .................. 22

FIGURA 4 – COMPRIMENTO DO EIXO. .................................................................. 23

FIGURA 5 – CHAPA DE ALUMÍNIO ......................................................................... 25

FIGURA 6 – DIAGRAMA DE CARGAS SOBRE A CHAPA DE ALUMÍNIO .............. 26

FIGURA 7 – PLACA DE APOIO PRIMÁRIO ............................................................. 27

FIGURA 8 – DIAGRAMA DE CORPO LIVRE – PLACA DE APOIO ......................... 28

FIGURA 9 – PARAFUSO REGULADOR DE ALTURA ............................................. 30

FIGURA 10 – PLACA DE APOIO SECUNDÁRIO ..................................................... 32

FIGURA 11 – DIAGRAMA DE CORPO LIVRE – PLACA DE APOIO SECUNDÁRIO

.................................................................................................................................. 32

FIGURA 12 – EIXO PRINCIPAL ............................................................................... 33

FIGURA 13 – DIAGRAMA DE CORPO LIVRE – EIXO PRINCIPAL ......................... 34

FIGURA 14 – CHAPA DOBRADA ............................................................................. 35

FIGURA 15 – DIAGRAMA DE CORPO LIVRE – CHAPA DOBRADA .................... 35

FIGURA 16 – PARAFUSO FIXADOR DO RODÍZIO ................................................. 36

FIGURA 17 – REFORÇOS CHAPA DOBRADA ........................................................ 38

FIGURA 18 – DIAGRAMA DE CORPO LIVRE – REFORÇO CHAPA DOBRADA .... 40

FIGURA 19 – REFORÇO PARA SOLDA DO EIXO PRINCIPAL .............................. 42

FIGURA 20 – REFORÇO PARA PLACA DE APOIO SECUNDÁRIO ....................... 43

FIGURA 21 - EXEMPLOS DE CÉLULAS DE CARGA .............................................. 45

FIGURA 22 – SISTEMA DE PESAGEM ................................................................... 47

LISTA DE TABELAS

TABELA 1 - PLANILHA DE CUSTOS ....................................................................... 18

TABELA 2 - MEDIÇÕES EMIC ................................................................................. 48

TABELA 3 - CORRELAÇÃO ENTRE CPK E PPM .................................................... 51

LISTA DE SIGLAS

Kg – Quilograma

KN – Quilo Newton

m/s² – Metros por segundo ao quadrado

mm – Milímetros

MPa – Mega Pascal

N – Newton

Nm – Newton metro

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 9

2. BENCHMARKING ............................................................................................... 11

3. QUALITY FUNCTION DEPLOYMENT (QFD) ..................................................... 12

4. PROPOSTA DE PROJETO ................................................................................ 18

4.1 ERGONOMIA. ..................................................................................................... 19

5. ANÁLISE DE MODO E EFEITOS DE FALHA POTENCIAL (FMEA) ................. 20

6. DIMENSIONAMENTOS ...................................................................................... 21

6.1 CÁLCULOS DO EIXO DO ROLAMENTO ............................................................ 21

6.2 CÁLCULOS DA CHAPA DE ALUMÍNIO (MANCAL)............................................. 25

6.3 CÁLCULOS DA PLACA DE APOIO PRIMÁRIO ................................................... 27

6.4 PARAFUSO REGULADOR DE ALTURA ............................................................. 30

6.5 CÁLCULOS DA PLACA DE APOIO SECUNDÁRIO............................................. 32

6.6 CÁLCULOS DO EIXO PRINCIPAL ...................................................................... 33

6.7 CÁLCULOS CHAPA DOBRADA .......................................................................... 35

6.8 PARAFUSO FIXADOR DO RODÍZIO .................................................................. 36

7. SOLDA ................................................................................................................ 38

7.1 CÁLCULOS DA SOLDA DOS REFORÇOS DA CHAPA DOBRADA .................... 38

7.2 CÁLCULOS DA SOLDA DO EIXO PRINCIPAL ................................................... 41

7.3 CÁLCULOS DA SOLDA DO REFORÇO DO EIXO PRINCIPAL ........................... 42

7.4 CÁLCULOS DA SOLDA DO REFORÇO DA PLACA DE APOIO .......................... 43

8. CÉLULA DE CARGA .......................................................................................... 44

8.1 ARMAZENAMENTO DE DADOS ........................................................................ 45

9. ANÁLISE ESTATÍSTICA DO SISTEMA DE MEDIÇÃO ..................................... 46

10. CONCLUSÃO ..................................................................................................... 52

REFERÊCIAS ........................................................................................................... 54

APÊNDICES ............................................................................................................. 56

ANEXOS ................................................................................................................... 57

9

1. INTRODUÇÃO

O controle da qualidade abrange o monitoramento dos resultados específicos

do projeto com a finalidade de determinar se estes estão de acordo com os padrões

de qualidade consideráveis e apontar os meios para eliminar causas de resultados

não satisfatórios. Em um processo de fabricação, uma forma de obtenção desses

meios se dá através de estudos estatísticos com dados gerados em testes

específicos do processo (CONTROLE ..., 2015).

Na fábrica brasileira de motores da “empresa Y”, localizada no estado do

Paraná, município de Campo Largo, o controle estatístico de qualidade é aplicado

em diversas características do produto fabricado, sendo uma dessas, a quantidade

de óleo lubrificante abastecido no motor durante o processo de fabricação.

A necessidade desse estudo está relacionada à avaliação da precisão do

abastecimento de óleo, realizado pelo equipamento denominado Cold test1, o qual é

composto por três subestações, necessárias para suprir a demanda da linha de

montagem dos motores.

A obtenção dos dados ocorre pela pesagem do produto antes e depois do

abastecimento do fluido, utilizando uma balança digital com capacidade de até

duzentos quilogramas e resolução de vinte gramas. Essa limitação capacitiva torna

necessária a retirada do motor do pallet que o transporta pela linha, pois só este

possui uma massa aproximada de duzentos e vinte quilogramas. Essa resolução do

equipamento é necessária em função do item avaliado (massa do óleo aplicada) que

tem seu valor nominal - distinto para cada modelo - e uma tolerância de mais ou

menos cem gramas.

Esta atividade tem o tempo de duração estimado de duas horas por motor e

pelo fato de ser preciso suspender o produto com talha de içamento, há o risco de

queda por falhas de fixação do dispositivo da talha, bem como no dispositivo que

acomoda o motor sobre a balança.

Segundo as diretrizes da organização é preciso realizar uma auditoria por dia

da massa de óleo aplicada por cada subestação, gastando consequentemente seis

1 Equipamento que realiza os testes a frio, além do abastecimento de óleo.

10

horas de mão de obra operacional diariamente. Dessa forma, contando com

eventuais perdas de tempo tais como: parada de linha, erro na execução da

pesagem ou falta de disponibilidade do transportador de pallet (necessário para

locomoção do item a ser pesado), dedica-se um operador em tempo integral para a

execução da tarefa.

O objetivo é desenvolver uma balança móvel que atenda a necessidade de

avaliar a quantidade de óleo, aplicado pelo equipamento responsável pelo

abastecimento desse fluido, nos motores produzidos na fábrica de motores da

“empresa Y”.

O produto a ser desenvolvido deve minimizar todos os riscos à integridade

física de seus usuários, tais como:

Queda do motor sobre o usuário, por falha de encaixe do dispositivo

que fixa o produto à talha, a qual o movimenta até a balança de

pesagem.

Queda do motor sobre o usuário, por mau encaixe no dispositivo que

acomoda o motor sobre a balança.

É necessário também que a balança a ser desenvolvida garanta a

confiabilidade dos dados de pesagem por ela obtidos bem como, possua a

capacidade de armazenar tais dados e ainda, seja de fácil manuseio para a

realização da tarefa no menor tempo possível.

O trabalho se propõe a desenvolver um projeto de balança móvel para que o

equipamento de pesagem se desloque ao motor e não o contrário. Dessa forma o

tempo da realização da atividade reduzir-se-á consideravelmente. Este equipamento

deve ter ainda: a menor resolução possível; precisão de medição para obtenção de

dados fiéis; capacidade de registro e armazenamento dos dados; e ainda minimizar

os riscos de acidentes durante seu manuseio pelos usuários.

11

2. BENCHMARKING

Segundo Camp (1997), benchmarking é uma forma de pesquisa contínua que

tem como objetivo comparar e identificar melhores práticas de mercado e alcançar

um nível de vantagem competitiva.

Nesse projeto foi aplicado o Benchmarking de Mercado, o qual teve a função

de levantar informações quanto à capacidade, resolução, dimensões e custo, de

diversos tipos de balanças e equipamentos que as transportam (guincho hidráulico)

disponíveis no mercado, com finalidade de suprir os requisitos definidos no objetivo.

A conclusão do estudo realizado, conforme apêndices A, B, C e D é que:

As balanças comerciais, móveis e suspensas, não atendem a necessidade do

cliente “Y”, pois:

As resoluções dos equipamentos pesquisados são muito próximas,

igualam ou superam o valor da tolerância do item avaliado, o que não

possibilita um dado preciso da massa de óleo.

Não minimiza os riscos de quedas apontados anteriormente.

As paleteiras com balança integrada também não atendem a necessidade do

cliente “Y”, pois:

As resoluções dos equipamentos pesquisados são iguais ou maiores

do que a tolerância do item avaliado, o que não possibilita um dado

preciso da massa de óleo.

Os guinchos hidráulicos, os quais suspenderiam as balanças dinamométricas

não atendem as necessidades do cliente “Y”, pois:

Existem dificuldades para mover o equipamento em função do seu

tamanho.

Não minimiza os riscos de quedas apontados anteriormente.

12

3. QUALITY FUNCTION DEPLOYMENT (QFD)

O Quality Function Deployment, também conhecido como Casa da Qualidade,

é um sistema de qualidade que pode ser inserido dentro de um ambiente de

melhoria contínua. Essa ferramenta sistemática, de origem japonesa é considerada

um avanço no desenvolvimento de produtos ou serviços, pois traduz as expectativas

do cliente no item a ser projetado. O QFD tem como dados de entrada a voz do

cliente através de expressões linguísticas, as quais são convertidas em

características de qualidade verdadeiras substitutas e apontando a correlação entre

essas características com as reais de qualidade. A saída do sistema consiste no

conjunto de especificações técnicas do produto, bem como suas respectivas

qualidades projetadas (SROUR..., 2015).

Para a execução do projeto da balança de pesagem de motores foi realizada

uma pesquisa de mercado na empresa “Y” com oito operadores da linha de

montagem, um gerente da área de Engenharia de Processo e um gerente da

Qualidade, os quais apontaram as necessidades e expectativas do produto a ser

desenvolvido, através de um questionário de dez perguntas localizado no apêndice

E e conforme os gráficos:

FONTE: Próprios Autores

GRÁFICO 1 - CUMPRIMENTO DA TAREFA DE PESAGEM

13



GRÁFICO 2 - TEMPO GASTO NA EXECUÇÃO DA TAREFA

GRÁFICO 3 - RISCO DE ACIDENTE POR QUEDA DO MOTOR

14



GRÁFICO 4 – MODO DE ARMAZENAMENTO

GRÁFICO 5 - DIFICULDADE NA EXECUÇÃO DA TAREFA

15



GRÁFICO 6 – EQUIPAMENTO COM O DOBRO DA CAPACIDADE

GRÁFICO 7 – EQUIPAMENTO COM MOBILIDADE

16



GRÁFICO 8 – TIPO DE BALANÇA

GRÁFICO 9 – FREQUÊNCIA DE MANUTENÇÃO – TRANSPORTADOR DE PALLET

17


Através da metodologia do QFD, utilizaram-se esses dados fornecidos na

pesquisa de mercado como voz de entrada e posteriormente convertendo-os em

características reais de qualidade. Dessa forma, obtiveram-se as prioridades

qualitativas, segundo os requisitos estipulados pelo cliente.

Com o estudo realizado pôde-se concluir que a balança a ser projetada tenha:

Mobilidade – para minimizar os riscos de acidentes por queda de motor

durante o deslocamento deste até o local de pesagem; reduzir o tempo

de realização da pesagem dos motores;

Precisão de medição – para garantir a confiabilidade dos dados de

medição;

Baixo peso – para ser facilmente transportada pelo usuário;

Baixo custo – para garantir a viabilidade econômica do produto;

Menor dimensão possível – para facilitar o manuseio e transporte.

GRÁFICO 10 – FREQUÊNCIA DE CALIBRAÇÃO DA BALANÇA

18

4. PROPOSTA DE PROJETO

Mediante todos os estudos realizados (Benchmarking, QFD e pesquisa de

mercado), propõe-se que a balança de pesagem de motores a ser desenvolvida

deve estar integrada ao transportador de pallets, o qual movimenta o produto a ser

pesado, através da implementação, neste equipamento, de células de carga com

capacidade para medir uma massa de quatrocentos quilogramas, com resolução de

vinte gramas e sendo capaz de armazenar os dados medidos.

Desta forma pretende-se atender as questões inerentes à mobilidade do

equipamento; não haverá mais a necessidade de içamento dos motores com talha,

uma vez que com essa nova capacidade será possível realizar a pesagem do motor

no próprio pallet; Segundo o novo conceito tem-se como objetivo reduzir em

aproximadamente 50% o tempo de realização da tarefa (6 para 3 horas,

aproximadamente) pois a pesagem será executada nas saídas da linha principal,

denominadas Kickouts, não sendo mais necessário deslocar o motor até a balança

de pesagem atual. Os custos inerentes à redução desse processo pode ser

observado na tabela 1.

TABELA 1 - PLANILHA DE CUSTOS


Para garantir uma ergonomia correta e praticidade na utilização do

equipamento a balança móvel deve ter uma estrutura robusta (para suportar com

segurança o item a ser pesado), ao passo que esta seja menos pesada possível

(para minimizar os esforços do condutor da balança).

19

4.1 ERGONOMIA.

A ergonomia é o estudo da adaptação do trabalho ao homem. O trabalho tem

uma acepção abrangendo não apenas aqueles trabalhos executados com máquinas

e equipamentos utilizados para transportar os materiais, mas também toda situação

em que ocorre o relacionamento entre o homem e uma atividade produtiva,

abrangendo atividades de planejamento e projeto, que ocorre antes do trabalho ser

realizado e aqueles de controle e avaliação, que ocorre durante e após esse

trabalho.

A correta altura da balança seria de 1 metro e 20 centímetros, a norma é

equivalente à altura dos carrinhos de supermercado. Desta forma evitaria problemas

de coluna relacionados ao constante uso da balança. (ERGONOMIA..., 2005).

Pode-se visualizar uma ideia inicial do projeto na figura 1


FIGURA 1 - CROQUI DA BALANÇA MÓVEL DE PESAGEM DE MOTORES

20

5. ANÁLISE DE MODO E EFEITOS DE FALHA POTENCIAL (FMEA)

FMEA é um grupo sistemático de atividades utilizado para identificar e avaliar

falhas potenciais de um produto/processo e os efeitos destas falhas, além de

apontar ações que, eventualmente, podem reduzir, ou ainda, eliminar as

possibilidades de ocorrências de falhas potenciais e documentar todo processo. Em

síntese, é o que complementa, no processo de definição, o que o processo ou

projeto deve conter para ser confiável em sua utilização. (ANÁLISE ..., 2001, p.1).

Em linhas gerais existem quatro tipos de FMEAs, sendo eles o de design, de

processo, de sistemas e de serviços. No projeto “Balança para pesagem de

motores” aplicam-se os FMEAs de sistemas e design, uma vez que o produto a ser

desenvolvido está limitado a atender a necessidade abordada na introdução e não a

produção em série deste equipamento.

No FMEA de sistemas o objetivo é identificar falhas entre as funções do

sistema, incluindo as interações entre ele e seus elementos. Já no FMEA de design

o foco é apontar as falhas que poderão refletir no produto, proveniente das

especificações do projeto.

As ações recomendadas nos FMEAs system e design para o projeto “Balança

para pesagem de motores” foram, em síntese especificação de material, dimensões,

tolerâncias e tipos de células de carga.

21

6. DIMENSIONAMENTOS

Para garantir a confiabilidade na construção da balança é necessário levar em

consideração algumas características mais críticas apontadas no FMEA e QFD

anteriormente, a fim de evitar que o equipamento quebre por algum tipo de esforço

mecânico durante o uso.

No projeto de qualquer estrutura ou máquina, é necessário, inicialmente, utilizarmos os princípios da estática para determinar tanto as forças atuantes quanto as forças internas sobre seus vários elementos. As dimensões de um elemento, seus deslocamentos e sua estabilidade dependem não apenas das cargas internas, mas também do tipo de material com que o elemento é fabricado. (HIBBELER,1997, p.2).

Para analisarem-se essas forças atuantes e as tensões sofridas em

determinados pontos aplica-se o diagrama de corpo livre (DCL), que se resume em

um esboço que identifica o ponto material sem o seu entorno e com todas as forças

atuantes sobre o tal ponto (HIBBELER..., 2005).

6.1 CÁLCULOS DO EIXO DO ROLAMENTO

No projeto balança para pesagem de motores o cálculo estrutural leva em

consideração a massa total do motor mais o pallet, dando um total de 400

quilogramas. O primeiro componente abordado nessa etapa é o eixo do rolamento,

conforme figura 2, o qual tem a função de suportar o rolamento responsável pelo

movimento do pallet, cujo material é o aço SAE 1020 e o limite de escoamento para

este material é de 220 a 250 MPa. (CALLISTER JR..., 2002).

FIGURA 2 - EIXO DO ROLAMENTO

22


Os esforços mecânicos o qual esse componente está sujeito são

cisalhamento, que ocorre quando as forças externas tendem a produzir o efeito de

corte, ocasionando deslocamento linear entre as seções transversais e flexão, que

se dá quando a força externa provoca uma deformação do eixo perpendicular à

mesma, segundo figura 3 (HIBBELER..., 1997 p.6).

FIGURA 3– DIAGRAMA DE CORPO LIVRE – EIXO DO ROLAMENTO


Entretanto, a flexão, para este caso, se torna irrelevante em função do curto

comprimento do eixo conforme figura 4.

23

FIGURA 4 – COMPRIMENTO DO EIXO.


Para a realização do cálculo de cisalhamento utiliza-se a equação 1

(HIBBELER..., 1997), pois se trata de duplo cisalhamento, uma vez que o eixo está

bi apoiado.

(1)

Em que:

= Tensão cisalhante (Mpa)

F = Força aplicada no ponto analisado (N), que se dá pela equação 2

(HIBBELER..., 2005).

(2)

Em que:

o = massa (Kg)

o = aceleração ( )

24

A = Área da sessão ( ), que se dá pela equação 3

(HIBBELER...,1997).

(3)

Em que:

o = 3,14...

o Diâmetro

Considerando a massa do motor mais o pallet igual a 400 quilogramas

(condição mais crítica), aceleração da gravidade igual a 9,81 m/s² e substituindo na

equação 2 obtém-se uma carga total de aproximadamente 3,92 KN. No ponto

avaliado deve-se considerar apenas 1/4 da carga em função da distribuição do peso

na balança. Sendo assim, a carga aplicada é F = 0,98 KN. Para conhecer a tensão

limite de cisalhamento aplica-se o critério de falha para a tensão de Von Misses, o

qual converte o limite de escoamento em tensão limite de cisalhamento, descrita na

equação 4 (HIBBELER..., 1997).

(4)

Em que:

o = Tensão limite de cisalhamento (MPa).

o = Tensão limite de escoamento (MPa).

Então, ao aplicar a tensão limite de escoamento do aço SAE 1020 (220 MPa,

no pior caso) obtém-se a tensão limite de cisalhamento de 126,9 MPa.

Considerando um eixo de 20 mm de diâmetro e substituindo a equação 3 na

equação 1, obtém-se uma tensão de cisalhamento de 1,6 MPa.

O fator de segurança é a relação entre a tensão limite e a tensão no ponto

analisado, a fim de evitar maior possiblidade de falha. Em se tratando de

equipamentos móveis transportadores de carga utiliza-se um fator de segurança

25

entre 6 e 8. Valores fora dessa faixa caracterizam subdimensionamento e

superdimensionamento, respectivamente. (MELCONIAN..., 2008).

Correlacionando a tensão limite de cisalhamento com a tensão de

cisalhamento obtida no eixo do rolamento chega-se a um fator de segurança de

82,1. Embora superdimensionado esse dado é admitido porque os custos desse

material são relativamente baixos e na hipótese de adoção de um dimensionamento

menor desse componente, traz dificuldades na interface com demais componentes

como rolamento, por exemplo.

6.2 CÁLCULOS DA CHAPA DE ALUMÍNIO (MANCAL)

O segundo componente a ser calculado é a chapa mancal, cuja finalidade é

acomodar os rolamentos que fixam os eixos dos rolamentos, conforme figura 5,

sendo que o material é o alumínio 1100 e seu limite de escoamento é de 34 MPa.

(CALLISTER JR..., 2002).

FIGURA 5 – CHAPA DE ALUMÍNIO


O eixo do rolamento provoca um esforço mecânico neste componente,

denominado tensão de esmagamento, que consiste no valor nominal médio da

distribuição das tensões, ao longo da superfície analisada, conforme figura 6

(BEER... JOHNSTON JR..., 1982).

26

FIGURA 6 – DIAGRAMA DE CARGAS SOBRE A CHAPA DE ALUMÍNIO


Para a realização do cálculo da tensão de esmagamento utiliza-se a

equação 5 (BEER... JOHNSTON JR..., 1982).

(5)

Em que:

= Tensão de esmagamento (MPa)

F = Força (N) – (Equação 2)

= espessura do material (mm)

= diâmetro (mm)

Neste ponto deve-se considerar, na avaliação, apenas 1/4 da carga em

função da distribuição do peso na balança, isto porque o motor nunca estará

apoiado totalmente apenas no primeiro eixo, assim considera-se o primeiro caso e

essa nova carga se divide em duas partes em função do bi apoio. Portanto, a carga

aplicada é 1/8 da carga total, F = 0,49 KN.

Considerando uma chapa de 15 mm de espessura, diâmetro de

acomodação do rolamento de 52 mm e substituindo esses valores na equação 5,

27

obtém-se uma tensão de esmagamento de 0,63 MPa. Correlacionando a tensão

limite de escoamento (34 Mpa) com a tensão de esmagamento obtida na chapa

mancal, chega-se a um fator de segurança de 54. Embora superdimensionado esse

dado é admitido, pois aplica-se o mesmo critério adotado no item 6.1.

6.3 CÁLCULOS DA PLACA DE APOIO PRIMÁRIO

O próximo item abordado nesta etapa é a placa de apoio primário, cuja

função é apoiar a placa mancal, conforme figura 7. Este componente é formado por

aço SAE 1020 e o limite de escoamento para este material é de 220 a 250 MPa.

(CALLISTER JR..., 2002).

FIGURA 7 – PLACA DE APOIO PRIMÁRIO


O esforço mecânico, o qual esse componente está sujeito é a flexão, a qual

está descrita no item 6.1, segundo figura 8.

28

FIGURA 8 – DIAGRAMA DE CORPO LIVRE – PLACA DE APOIO


Para a realização do cálculo de flexão utiliza-se a equação 6 (HIBBELER...,

1997).

(6)

Em que:

= Tensão de Flexão (MPa)

Momento Fletor (Nm), causado pelas cargas externas que tendem a

deformar o corpo relativamente a um eixo apoiado no plano da área. Para calcular

esta variável utiliza-se a equação 7 (HIBBELER... , 1997).

( ) (7)

Em que:

o = Somatório dos momentos (Nm)

29

o Forças resultantes (N)

o Distância qualquer entre o ponto de rotação até a

carga analisada (m)

o = Diferença entre as distâncias final e inicial (m)

Para auxílio no cálculo desta variável pode-se utilizar o software Autodesk

Force Effect, disponibilizado gratuitamente na internet através do site. Inserindo no

software o valor da carga, as distâncias dos pontos de apoio em relação à própria

carga aplicada, a quantidade de apoios e a disposição do objeto em questão (bi

apoiado, engastado, etc)

Substituindo as variáveis na equação 7, para este ponto, o resultado obtido de

Momento é de 185 Nm, utilizando o software Autodesk Force Effect, o resultado é o

mesmo. Dessa forma, os cálculos seguintes do parafuso regulador de altura, placa

de apoio secundário, eixo principal, chapa dobrada e parafuso fixador do rodízio

serão auxiliados por este software.

c = Centroide (mm), variável que faz analogia ao centro de massa de

um corpo, mas indica o seu centro geométrico. Em se tratando de

uma placa retangular, em que b é sua base e h é a altura, o centroide

se dá por h/2. (HIBBELER..., 1997).

= Momento de Inércia (mm4), pode-se definir como a resistência que

um determinado corpo oferece ao movimento de rotação. Essa

variável se dá pela equação 8.

(8)

Em que:

Base da placa (mm)

Altura da placa (mm)

Neste ponto deve-se considerar a massa do motor, mais o pallet, mais a

massa dos componentes que se encontram acima da chapa avaliada, num total

30

igual de 462,5 quilogramas. Substituindo na equação 2 obtém-se uma carga total de

aproximadamente 4,53 KN. No ponto avaliado deve-se considerar apenas a metade

da carga em função da distribuição do peso sobre os dois pontos de apoio, conforme

figura 7.

Considerando uma chapa com base (b) de 140 mm e altura (h) 16 mm,

substituindo esses valores na equação 8, posteriormente o resultado obtido na

equação 8, juntamente com o momento encontrado no Autodesk Force Effect, o

valor calculado para o centroide e substituindo essas variáveis na equação 6, obtém-

se uma tensão de flexão de 30,96 MPa. Correlacionando a tensão limite de

escoamento (220 Mpa) com a tensão de flexão encontrada, chega-se a um fator de

segurança de 7,10.

6.4 PARAFUSO REGULADOR DE ALTURA

O item abordado nesta etapa é o parafuso regulador de altura, o qual tem a

função de regular a altura e sustentar a placa de apoio primário, conforme figura 9.

Este componente é formado por aço ASTM A325 e o limite de escoamento para este

material é de 634,5 MPa. (CALLISTER JR..., 2002).

FIGURA 9 – PARAFUSO REGULADOR DE ALTURA


31

O esforço mecânico, o qual os filetes do parafuso estão sujeitos, é a tensão

de cisalhamento, que está descrita no item 6.1.

Para a realização do cálculo de cisalhamento utiliza-se a equação 9

(SHIGLEY..., 2005).

(9)

Em que:

= Tensão de cisalhamento (MPa), conforme descrição do item 6.1

h = Comprimento de pega (mm), rosca métrica ISO

= Diâmetro menor da rosca (mm), que é obtido pela equação 10

(PROTEC, 1996).

(10)

Em que:

o Diâmetro nominal da rosca (mm)

o = 0,61343p (mm)

Em que:

p = Passo da rosca (mm)

Este parafuso regulador de altura tem diâmetro nominal de 12 mm com rosca

métrica ISO, o passo para esta rosca é de 1,75 mm (PROTEC, 1996). Substituindo

estes dados na equação 10 e posteriormente na equação 9 tem-se a tensão de

cisalhamento de 2,34 MPa. Para conhecer a tensão limite de cisalhamento aplica-se

o critério de falha para a tensão de Von Misses, conforme descrição no item 6.1.


cisalhamento encontrada, chega-se a um fator de segurança de 156. Embora

superdimensionado esse dado é admitido, pois aplica-se o mesmo critério adotado

no item 6.1.

32

6.5 CÁLCULOS DA PLACA DE APOIO SECUNDÁRIO

Outro item dimensionado nesta etapa é a placa de apoio secundário, cuja

função é apoiar os parafusos reguladores de altura, conforme figura 10. Este

componente é também formado por aço SAE 1020.

FIGURA 10 – PLACA DE APOIO SECUNDÁRIO


O esforço mecânico, o qual esse componente está sujeito é a flexão, que

está descrita no item 6.1, segundo figura 11.

FIGURA 11 – DIAGRAMA DE CORPO LIVRE – PLACA DE APOIO SECUNDÁRIO


33

Para a realização do cálculo da flexão utiliza-se a equação 6, descrita no

item 6.3.

Neste ponto deve-se considerar a massa do motor, mais o pallet, mais a

massa dos componentes que se encontram acima da chapa avaliada, num total

igual de 475,5 quilogramas. Substituindo na equação 2 obtém-se uma carga total de

aproximadamente 4,66 KN. No ponto avaliado deve-se considerar apenas a 1/8 da

carga em função da quantidade de apoios que à suportam, conforme item 6.2.

Considerando uma chapa com base (b) de 50 mm e altura (h) 19 mm,




se uma tensão de flexão de 1 MPa. Correlacionando a tensão limite de escoamento

(220 Mpa) com a tensão de flexão encontrada, chega-se a um fator de segurança de

220. Embora superdimensionado esse dado é admitido, pois aplica-se o mesmo

critério adotado no item 6.1.

6.6 CÁLCULOS DO EIXO PRINCIPAL

Outro item calculado é o eixo principal, cuja função é suportar toda a carga

da estrutura, conforme figura 12.

FIGURA 12 – EIXO PRINCIPAL


34

Este componente também é formado por aço SAE 1020. O esforço mecânico,

o qual esse componente está sujeito é a flexão, que está descrita no item 6.1,

segundo figura 13.

FIGURA 13 – DIAGRAMA DE CORPO LIVRE – EIXO PRINCIPAL



item 6.3.

No ponto avaliado deve-se considerar a carga total, distribuída em dois

pontos do eixo, conforme figura 13.

Considerando que o eixo é um perfil retangular com base (b) de 40 mm e

altura (h) 80 mm, substituindo esses valores na equação 8, posteriormente o

resultado obtido na equação 8, juntamente com o momento encontrado no Autodesk

Force Effect, o valor calculado para o centroide e substituindo essas variáveis na

equação 6, obtém-se uma tensão de flexão de 33 MPa. Correlacionando a tensão

limite de escoamento (220 Mpa) com a tensão de flexão encontrada, chega-se a um

fator de segurança de 6,7.

35

6.7 CÁLCULOS CHAPA DOBRADA

Outro item dimensionado é a chapa dobrada, cuja função é fixação do

rodizio mais célula de carga, conforme imagem 14.

FIGURA 14 – CHAPA DOBRADA


Este componente também é formado por aço SAE 1020. O esforço mecânico,

o qual esse componente está sujeito é a flexão, que está descrita no item 6.1,

segundo figura 15.

FIGURA 15 – DIAGRAMA DE CORPO LIVRE – CHAPA DOBRADA


36


item 6.3.

No ponto avaliado deve-se considerar 1/8 da carga total em função da

distribuição de carga e da quantidade de apoios que à suportam, conforme figura 15.

Considerando uma chapa com base (b) de 160 mm e altura (h) 9,5 mm,




se uma tensão de flexão de 27,8 MPa. Correlacionando a tensão limite de

escoamento (220 Mpa) com a tensão de flexão encontrada, chega-se a um fator de

segurança de 7,9.

6.8 PARAFUSO FIXADOR DO RODÍZIO

Próximo item a ser abordado nesta etapa é o parafuso fixador do rodízio, o

qual tem a função de fixar o rodízio na célula de carga, conforme figura 16. Este

componente também é formado por aço ASTM A325 e o limite de escoamento para

este material é de 634,5 Mpa, conforme descrito no item 6.4.

FIGURA 16 – PARAFUSO FIXADOR DO RODÍZIO


37

O esforço mecânico, o qual os filetes do parafuso estão sujeitos é a tensão de

cisalhamento, a qual está descrita no item 6.1. Para a realização do cálculo de

cisalhamento utiliza-se a equação 9, descrita no item 6.4. No ponto avaliado deve-se

considerar apenas a metade da carga total em função da distribuição do peso sobre

os parafusos, conforme figura 16.

Este parafuso fixador do rodízio tem diâmetro nominal de 12mm com rosca

métrica ISO, o passo para esta rosca é de 1,75mm, segundo (PROTEC, 1996).

Substituindo estes dados na equação 9 e posteriormente na equação 8 tem-se a

tensão de cisalhamento de 3,34 MPa. Para conhecer a tensão limite de

cisalhamento aplica-se o critério de falha para a tensão de Von Misses, conforme

descrição no item 6.1.


cisalhamento encontrada, chega-se a um fator de segurança de 110. Embora

superdimensionado esse dado é admitido, pois aplica-se o mesmo critério adotado

no item 6.1.

38

7. SOLDA

De grande importância no ponto de vista industrial, o processo de soldagem

consiste na união permanente de metais garantindo a continuidade das

propriedades físicas e químicas desse material. Existe um grande número de

processos diferentes de soldagem, sendo que neste projeto é utilizada a solda Metal

Active Gas (MAG), cujo nome se dá pela utilização de um arco em atmosfera de gás

ativo que age entre a peça e o eletrodo, pois atende questões de custo e fácil

manuseio, uma vez que esse processo é um dos mais comuns na indústria. Por

questões inerentes à composição química da liga metálica a ser soldada, tipos de

solicitações mecânicas sofridas pela estrutura da balança e também por questões de

custos, o gás adotado nesse processo é o gás carbônico (CO2) e o arame de solda

utilizado é eletrodo revestido de liga de cobre e alumínio (ERCUAl-A2), cuja limite de

resistência é 415 Mpa. (ESAB BR, 2005).

7.1 CÁLCULOS DA SOLDA DOS REFORÇOS DA CHAPA DOBRADA

Nesta etapa calculam-se as soldas dos reforços da chapa dobrada, os quais

têm a função de auxiliar na sustentação da estrutura desta chapa, que pode ser

observado na figura 17. Os esforços mecânicos observados neste ponto são o

cisalhamento e flexão, descritos no item 6.1.

FIGURA 17 – REFORÇOS CHAPA DOBRADA


39

Para a realização deste cálculo utiliza-se a equação 11 (SHIGLEY...

MISCHKE... BUDYNAS..., 2005).

√ (11)

Em que:

= Tensão máxima na solda (MPa).

= Tensão de cisalhamento (MPa), dado pela equação 1, descrita no

item 6.1, considerando cisalhamento simples.

= Tensão de Flexão (MPa), observado na equação 12 (SHIGLEY...

MISCHKE... BUDYNAS..., 2005).

(12)

Em que:

= Tensão de Flexão (MPa), descrita no item 6.1

c = Centroide (mm), descrito no item 6.1

= Momento Fletor (Nm), descrito no item 6.3, dado pela equação

13 (HIBBELER..., 1997).

(13)

Em que:

o = Força aplicada no ponto analisado (N), descrita no

item 6.1

o = distancia de aplicação da força até o ponto de apoio

(mm).

= Momento de Inércia (mm4), que se dá pela equação 14, levando

em consideração a geometria da solda (SHIGLEY... MISCHKE...

BUDYNAS..., 2005).

40

[

] [ ] [( ) ] (14)

Em que:

o Largura da solda (mm)

o Altura da solda (mm)

o Distância no eixo y do centroide, metade da altura da

solda (mm)

No ponto avaliado deve-se considerar 1/8 da carga total, ou seja, 0,58 KN, em

função da distribuição da carga e da quantidade de apoios que a suportam. Também

se deve levar em conta a distância 141,5 mm de aplicação dessa carga, conforme

figura 18. Substituindo esses valores na equação 13, obtém-se o momento.

FIGURA 18 – DIAGRAMA DE CORPO LIVRE – REFORÇO CHAPA DOBRADA


Considerando largura da solda (b) de 9,5 mm e altura (d) 96 mm, substituindo

esses valores na equação 14, juntamente com o resultado obtido na equação 13 e

41

substituindo essas variáveis na equação 12, obtém-se uma tensão de flexão de 22,3

MPa. Essa flexão encontrada na equação 12 mais a tensão de cisalhamento

encontrada nesta etapa, são substituídas na equação 11, obtendo-se a tensão

máxima na solda de 22,3 MPa.

Para conhecer a tensão limite de cisalhamento aplica-se o critério de falha

para a tensão de Von Misses, observado no item 6.1. Correlacionando a tensão

limite de cisalhamento obtida pelo critério de Von Misses nesta etapa (239,5 Mpa)

com a tensão máxima encontrada chega-se a um fator de segurança de 10,7.

Embora superdimensionado esse dado é admitido, pois aplica-se o mesmo critério

adotado no item 6.1.

7.2 CÁLCULOS DA SOLDA DO EIXO PRINCIPAL

Nesta etapa calculam-se as soldas do eixo principal, as quais o unem à

chapa dobrada. Os esforços mecânicos observados neste ponto são o

cisalhamento e flexão, descritos no item 6.1.

Para a realização deste cálculo utilizam-se os passos observados no item 7.1.

Considerando a distância de aplicação da carga de 255 mm, largura da solda (b) de

40 mm e altura (d) 80 mm, substituindo esses valores na equação 14, juntamente

com o resultado obtido na equação 13 e substituindo essas variáveis na equação 12,

obtém-se uma tensão de flexão de 49,5 MPa. Essa flexão encontrada na equação

12 mais a tensão de cisalhamento encontrada nesta etapa, são substituídas na

equação 11, obtendo-se a tensão máxima na solda de 49,5 MPa.

Aplicando o critério de falha para a tensão de Von Misses obtém-se a

tensão limite de cisalhamento, observado no item 6.1. Correlacionando a tensão


com a tensão máxima encontrada chega-se a um fator de segurança de 4,83. Sendo

assim, há necessidade de um reforço soldado entre o eixo e a chapa dobrada e o

eixo principal, conforme figura 19, para obter pelo menos o fator de segurança 6,

valor mínimo sugerido conforme referenciado no item 6.1.

42

FIGURA 19 – REFORÇO PARA SOLDA DO EIXO PRINCIPAL


7.3 CÁLCULOS DA SOLDA DO REFORÇO DO EIXO PRINCIPAL

Nesta etapa calculam-se as soldas do reforços do eixo principal, os quais o

auxiliam na sustentação da carga aplicada ao eixo principal, através da união deste

reforço com a chapa dobrada e o eixo. Os esforços mecânicos observados neste

ponto são o cisalhamento e flexão, descritos no item 6.1.

Para a realização deste cálculo utilizam-se também os passos observados

no item 7.1. Entretanto, deve-se considerar a geometria da solda como duas linhas

paralelas. Desse modo o momento de inércia ( ) é observado pela equação 15

(SHIGLEY... MISCHKE... BUDYNAS..., 2005).

(15)

Em que:

= Momento de Inércia (mm4)

Altura da solda (mm)

Considerando a distância de aplicação da carga de 255 mm, largura da solda

(b) de 9,5 mm e altura (d) 71 mm, substituindo esses valores na equação 15,

juntamente com o resultado obtido na equação 13 e substituindo essas variáveis na

43

equação 12, obtém-se uma tensão de flexão de 88 MPa. Essa flexão encontrada na

equação 12 mais a tensão de cisalhamento encontrada nesta etapa, são

substituídas na equação 11, obtendo-se a tensão máxima na solda de 88 MPa.

Aplicando o critério de falha para a tensão de Von Misses obtém-se a

tensão limite de cisalhamento, observado no item 6.1. Correlacionando a tensão


com a tensão máxima encontrada chega-se a um fator de segurança de 2,72. Dessa

forma, ao somar-se os fatores de segurança do eixo e do seu reforço obtém-se o

valor de 7,55 para este critério, assegurando assim, o valor mínimo sugerido (fator

de segurança 6), conforme referenciado no item 6.1.

7.4 CÁLCULOS DA SOLDA DO REFORÇO DA PLACA DE APOIO

Nesta etapa calculam-se as soldas dos reforços da placa de apoio, os quais

auxiliam na sustentação da carga aplicada a esta placa, através da união deste

reforço com a placa de apoio e o eixo, conforme figura 20. Os esforços mecânicos

observados neste ponto são o cisalhamento e flexão, descritos no item 6.1.

FIGURA 20 – REFORÇO PARA PLACA DE APOIO SECUNDÁRIO


Para a realização deste cálculo utilizam-se os passos observados no item 7.1.

Considerando a distância de aplicação da carga de 35 mm, largura da solda (b) de

9,5 mm e altura (d) 40 mm, substituindo esses valores na equação 14, juntamente

com o resultado obtido na equação 13 e substituindo essas variáveis na equação 12,

44

obtém-se uma tensão de flexão de 32,9 MPa. Essa flexão encontrada na equação

12 mais a tensão de cisalhamento encontrada nesta etapa, são substituídas na

equação 11, obtendo-se a tensão máxima na solda de 32,9 MPa.

Aplicando o critério de falha para a tensão de Von Misses obtém-se a tensão

limite de cisalhamento, observado no item 6.1. Correlacionando a tensão limite de

cisalhamento obtida pelo critério de Von Misses nesta etapa (239,5 Mpa) com a

tensão máxima encontrada chega-se a um fator de segurança de 7,28.

8. CÉLULA DE CARGA

O projeto balança para pesagem de motores tem um princípio de

funcionamento semelhante ao de uma balança digital que utiliza um equipamento

denominado célula de carga (figura 21). Este dispositivo, que também é chamado de

dínamo, atua como um transdutor que recebe a intensidade de compressão –

quando um corpo é colocado sobre si – e transforma essa energia mecânica em

pulso elétrico, de modo que, quanto maior a energia recebida, maior será a massa

calculada pelo processador. Após processadas, essas informações são codificadas

e transformadas em dados exibidos em um display digital.

A célula de carga é constituída por extensômetros elétricos de resistência ou

strain gages, que ao se deformarem sofrem uma variação resistiva proporcional à

força aplicada. Os strain gages são conectados entre si através de um sistema

denominado Ponte de Wheatstone, que amplifica os sinais recebidos na medição,

possibilitando uma avaliação mais precisa da variação ôhmica dos extensômetros.

Desse modo é possível avaliar as tensões e forças que a célula de carga está

submetida. (CALIBRAPAR..., 2015).

45

FONTE: CALIBRAPAR. Soluções em Pesagens

8.1 ARMAZENAMENTO DE DADOS

A fim de uma melhor gestão de qualidade na empresa, o sistema de pesagem

necessita que os dados medidos sejam armazenados, para estudos estatísticos e

históricos. Para que aconteça o armazenamento, a balança precisa transferir os

dados medidos para um computador, essa transferência pode acontecer através de

cabos ou radiofrequência. Esses dados são lidos através de softwares de leitura de

porta serial. Dessa forma é possível manter em histórico os dados de medição

efetuados diariamente.

FIGURA 21 - EXEMPLOS DE CÉLULAS DE CARGA

46

9. ANÁLISE ESTATÍSTICA DO SISTEMA DE MEDIÇÃO

A Estatística é uma ciência exata que possui um corpo de técnicas para

coletar, organizar, resumir, analisar e interpretar dados extraídos da população, tais

como média ou desvio padrão e tem por objetivo fornecer subsídios à atividade

humana especializada em análises para obter uma melhor compreensão desses

dados para tomadas de decisão. Ao se deparar com uma problemática que envolve

métodos estatísticos, estes devem ser aplicados antes mesmo de se recolher a

amostra, ou seja, deve-se planejar o estudo com finalidade de recolher dados

fidedignos, de modo que, posteriormente, seja possível extrair o máximo de

informação relevante para o estudo em questão (CORREA..., 2003).

Muito embora a empresa de motores automotivos tenha aprovado os recursos

financeiros (anexo a) para a contratação do fornecedor responsável pela execução

do projeto balança móvel, não se pôde finalizar a construção do protótipo até o final

do presente trabalho. Isto se deu devido à morosidade de questões comerciais,

como aprovação do pedido de compra, processo de licitação, qualificação de

fornecedor, prazo dado pelo fornecedor para execução do projeto, entre tantas

coisas.

Portanto, tem-se a iniciativa de avaliar, através de metodologias estatísticas, o

equipamento que realizará a medição da massa de óleo aplicada nos produtos da

fábrica de motores utilizando um sistema similar, desenvolvido para simular o

comportamento desse protótipo. Esse sistema é composto por uma célula de carga,

com capacidade de trezentos quilogramas e resolução de cem gramas, fixada a

duas chapas de aço SAE 1020, sendo uma de cem milímetros quadrados e com

uma espessura de seis milímetros e outra de trezentos milímetros de comprimento

por cem milímetros de largura e com a mesma espessura da chapa anterior. Ainda

compondo esse sistema, o qual pode ser observado na figura 22, tem-se um display

que retorna dados em quilogramas a partir das informações captadas pela célula de

carga. No anexo b pode se observar o manual de instrução deste equipamento.

47

FIGURA 222 – SISTEMA DE PESAGEM


Utilizando-se um equipamento que realiza teste de tração e compressão,

denominado EMIC, localizado no laboratório do curso de Engenharia Mecânica da

Universidade Tuiutí do Paraná, a avaliação estatística do dispositivo simulador do

funcionamento do protótipo dá se da seguinte maneira:

O dispositivo é posicionado na EMIC;

Aplica uma carga, em Newtons, sobre a célula de carga que, por sua vez,

retorna essa informação ao display, que demonstra os dados em forma de

massa, em quilograma;

Correlacionando a força aplicada com a massa obtida tem se a aceleração

da gravidade ( ), conforme equação 2, dessa forma, o valor de

referência para realização das analises estatísticas será 9,81;

Realizam-se sucessivas vezes essa tarefa, de modo que se obtenha um

determinado número de amostras, a fim de tabulá-las, conforme tabela 1.

48

TABELA 2 - MEDIÇÕES EMIC


Após a coleta dos dados calcula-se a média aritmética que se trata do

quociente da soma dos valores da variável pelo número deles, conforme equação 16

(CORREA..., 2003).

=

(16)

Em que:

= média aritmética

= Somatório das amostras

AMOSTRAPARÂMETROS DE

CARGA EMIC (N)

DADOS DISPOSITIVO

SIMULADOR (Kg)

CORRELAÇÃO FORÇA

PESO (N) / MASSA (Kg)

1 1260 131 9,62

2 1880 193,5 9,72

3 920 95,5 9,63

4 1520 157,6 9,64

5 1910 197,3 9,68

6 1930 198,8 9,71

7 1980 204,6 9,68

8 1770 183,7 9,64

9 2020 208,8 9,67

10 2050 211,6 9,69

11 2650 273 9,71

12 2230 230,7 9,67

13 2540 261,6 9,71

14 1360 141 9,65

15 1270 131,3 9,67

16 1020 105,5 9,67

17 850 88,4 9,62

18 1410 145,7 9,68

19 1850 190,6 9,71

20 2150 222,8 9,65

21 1350 139 9,71

49

N = número de amostras

Posteriormente aplica-se o conceito do desvio padrão amostral, observado na

equação 17, o qual se define por ser uma medida de dispersão utilizada com a

média para mensurar a variabilidade dos valores ao redor dela (CORREA..., 2003).

√ ( )

(17)

Em que:

S = Desvio padrão

= Somatório dos da diferença de cada amostra e a média

Xn = Amostra

N = Número de amostras

Para se certificar a respeito da capacidade que o sistema de medição tem de

satisfazer suas especificações aplica-se um índice denominado Capacidade

Potencial do Processo (Cp), o qual relaciona a variabilidade inerente ao processo de

medição com suas especificações. Tratando-se de especificações bilaterais com

limite superior e inferior, o índice que permite uma avaliação da capacidade do

processo no pior caso possível é o Cpk, cuja abordagem é considerada mais

conservadora, dando, dessa forma, garantia de um cenário satisfatório à medida que

mantem-se a estabilidade. Esses índices se dão pelas equações 18, 19 e 20,

respectivamente (PORTAL ACTION).

(18)

Em que:

Cp = Capacidade do Processo

LSE = Limite Superior Estatístico

LIE = Limite Inferior Estatístico (LIE)

50

(19)

(20)

Em que:

Cpk = Capacidade do Processo para parâmetro bilateral

LSE = Limite Superior Estatístico

LIE = Limite Inferior Estatístico (LIE)

= média aritmética

S = Desvio padrão

Para tanto, além de utilizar o resultado da correlação da força peso com a

massa apontada pelo sistema, ou seja, com a aceleração da gravidade, aplica-se,

arbitrariamente, uma margem de erro de mais ou menos três por cento, a fim de

estipular-se, além do valor nominal de 9,81, limite inferior estatístico de 9,516 e limite

superior estatístico 10,104.

Empregando as equações 16 e 17, depois 19 e 20, respectivamente em

ambos casos, ao adotar a pior situação chegasse a um índice de 1,65. Esse dado

indica que em aproximadamente dois milhões de avaliações, o dispositivo pode

realizar uma avaliação errada, conforme tabela 2.

51

TABELA 3 - CORRELAÇÃO ENTRE CPK E PPM

FONTE: www.banasmetrologia.com.br

Dessa maneira, conclui-se que o sistema desenvolvido para simular o

comportamento do protótipo é capaz de realizar as avaliações inerentes às

auditorias de produto sem comprometimento no que tange a variabilidade das suas

especificações.

52

10. CONCLUSÃO

A proposta de desenvolvimento de uma balança móvel, que tornasse mais

ágil o processo de avaliação da quantidade de óleo aplicada em motores

automotivos durante o processo produtivo pelo equipamento que realiza esta tarefa,

foi o principal objetivo abordado no presente trabalho. Neste sentido, apontam-se

nesta etapa, as avaliações, resultados e dificuldades encontradas ao longo do

desenvolvimento do projeto.

A questão de possibilitar o deslocamento do equipamento que realiza a

pesagem dos motores, de maneira a não arriscar a integridade física das pessoas

que o utilizarão e tão pouco comprometer a fidedignidade do tal equipamento, foi

considerada de suma importância para as tomadas de decisões à cerca desse

projeto. Para tanto, realizou-se diversas pesquisas e aplicações de ferramentas e

conceitos de Engenharia que proporcionaram, além de direcionamento embasado

para tomada dessas decisões, conhecimento profissional e desenvolvimento

pessoal.

O custo do processo de pesagem também foi um fator relevante, uma vez que

a redução do tempo de execução da atividade está diretamente relacionada a esta

questão. No que diz respeito a esse viés, ao se implementar o novo conceito de

balança, resulta-se em uma diminuição de quatro horas numa atividade que

necessita de seis horas de trabalho para ser realizada, ou seja, uma redução

aproximada de sessenta e sete por cento do tempo gasto total. Outro aspecto

relevante é a redução do custo da operação de pesagem consequente da redução

no tempo de execução do processo. A implementação do presente projeto tem um

potencial de redução de até 60% do tempo de operação, passando de seis horas de

processo para duas horas.

Muito embora a empresa de motores automotivos tenha aprovado os recursos

financeiros para a contratação do fornecedor responsável pela execução do projeto

balança móvel, não se pôde finalizar a construção do protótipo até o final do

presente trabalho. Desse modo realizou-se a simulação do funcionamento da

balança, com o teste de uma célula de carga em máquina de teste de ensaio de

53

tração e compressão. Trata-se de célula de carga com capacidade de trezentos

quilogramas fixada a duas chapas de aço SAE 1020 e conectada a um display que

retorna as informações coletadas por essa célula de carga em forma de dados em

quilograma. Os dados dessa simulação foram tabulados e avaliados

estatisticamente, onde pôde-se constatar que o funcionamento da balança para

pesagem de motor foi satisfatório. Conclui-se, portanto, que a implementação do

projeto balança para pesagem de motor é viável mediante as considerações

abordadas.

54

REFERÊCIAS

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BEER E Ferdinand P. Russel JOHNSTON JR Resistência dos materiais, 3ª, Editora Mcgraw Hill, Ed. 1982.

CALIBRAPAR. Soluções em Pesagens. Apostila disponibilizada pela empresa.

CALLISTER, JR William D.. Ciência e Engenharia dos Materiais , Editora LTC, Rio de Janeiro, RJ 2002.

CAMP, Robert. Adaptar Criativamente. HSM Management, 1997. Disponível em: <http://professor.ucg.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/12516/material/Adaptar%20criativamente.pdf>. Acesso em: 28 Mar. 2015.

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CORREA, Sonia. Probabilidade e estatística, Editora PucMinas, Belo Horizonte, MG 2003.

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E. SHIGLEY, Charles R. MISCHKE, Richard G. BUDYNAS, Projeto de Engenharia Mecânica, 7ª Ed, Editora Bookman, 2005, Porta Alegre.

ERGONOMIA, Projeto e Produção, 2º edição, Editora Itiro Lida, ano 2005 São Paulo, SP.

http://www.cin.ufpe.br/~if717/Pmbok2000/pmbok_v2p/wsp_8.3.html

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55

ESAB BR. Apostila de Soldagem MIG/MAG. Disponível em: < http://www.esab.com.br/br/pt/education/apostilas/upload/1901104rev0_apostilasoldagemmigmag_low.pdf >.Acesso em: 15 Set. 2015.

FORCEEFFECT Autodesk Forceeffect. Disponível em: https://forceeffect.autodesk.com/>. Acesso em: 17 Agosto. 2015.

HIBBELER, Estática – Mecânica para Engenharia, , 10ª Ed, Editora Pearson Prentice Hall, 2005, São Paulo.

MELCONION Sarkis, Elementos de Máquinas;, 9ª ed, São Paulo, Editora Érica, 2008.

MERCADO LIVRE. As melhores marcas e os menores preços. Disponível em: <http:// www.mercadolivre.com.br>. Acesso em: 14 Mar. 2015.

NOWAK Comércio de máquinas e equipamentos ltda. Disponível em: <http://www.nowak.com.br/>. Acesso em: 14 Mar. 2015.

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SROUR, Robert Henry. Poder, Cultura e Ética nas Organizações. 2. ed. Rio de Janeiro: Campus, 1998.

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http://www.portalaction.com.br/analise-de-capacidade/21-indices-de-capacidade-do-processo-cp-e-cpk

http://www.portalaction.com.br/analise-de-capacidade/21-indices-de-capacidade-do-processo-cp-e-cpk

56

APÊNDICES

57

ANEXOS

APÊNDICE A – BENCHMARKING DE MERCADO PARA BALANÇAS

SUSPENSAS

FOTO MARCA CAPACIDADE CARGA PRECISÃO PESO PREÇO

FONTE: Digitron balanças

DIGITRON 1000 kg 0,2 kg 36 Kg R$ 4.050,00

FONTE: Mercado livre

PRECISION 1000 kg 0,2 kg 5 Kg R$ 4.390,00

FONTE: Digitron balanças

DIGITRON 500 kg 0,1 kg 13 Kg R$ 2.507,00


CRANE SCALE 500 kg 0,3 kg 5 Kg R$ 1.592,00

APÊNDICE B – BENCHMARKING DE MERCADO PARA BALANÇAS MÓVEIS

FOTO MARCA CAPACIDADE CARGA PRECISÃO PLATAFORMA PREÇO

FONTE: Nowaki comércio de máqunas e equipamentos

DIGITRON 500 kg 0,05 kg 70x50 cm R$ 2.554,60


TOLEDO 500 kg 0,1 kg 41x71 cm R$ 3.315,00


WELMY 300 kg 0,05 kg 40x50 cm R$ 1.300,00


MICHELETTI 300 kg 0,1 kg 60x50 cm R$ 1.660,00

APÊNDICE C – BENCHMARKING DE MERCADO PARA PALETEIRA COM

BALANÇA

FOTO MARCA CAPACIDADE CARGA CAPACIDADE DE ELEVAÇÃO PESO PREÇO PRECISÃO


BREMEN 3000 Kg 190 mm 130 Kg R$ 8.700,00 500 g


DIGI-TROM 2000 Kg 195 mm 110 Kg R$ 8.660,00 500 g


PALE-TRANS 2000 Kg 180 mm 100 Kg R$ 4.845,00 500 g


K-TPS 1000 Kg 175 mm 115 kg R$ 5.800,00 200 g

APÊNDICE D – BENCHMARKING DE MERCADO PARA GUINCHO HIDRÁULICO

FOTO NOME MARCA CAPACIDADE CARGA ALTURA COMPRIMENTO TOTAL PESO CURSO DO PISTÃO PREÇO


GUINCHO HIDRAULICO RIBEIRO 1000 kg 1750 mm 1960 mm 130 Kg 315 mm R$ 1.410,00


GUINCHO HIDRAULICO LEETOOLS 2000 kg 1700 mm 1570 mm 120 Kg 310 mm R$ 1.520,00


GUINCHO HIDRAULICO WORKER 2000 kg 1800 mm 1600 mm 145 Kg 315 mm R$ 1.280,00


GUINCHO HIDRAULICO MARCON 500 Kg 1450 mm 1300 mm 75 Kg 290 mm R$ 960,00

APÊNDICE E – PESQUISA DE MERCADO

Com o intuito de levantar as informações a respeito das exigências apontadas pela

Fiat Chrysler Automobiles para realização do projeto balança para pesagem de

motores, elaborou-se um questionário, o qual foi respondido pelos Gerentes da

Qualidade e da Engenharia de Processo da planta de Campo Largo.

1) No processo atual de pesagem de motores, é possível realizar a tarefa nas

frequências preconizadas? (1-cold teste/dia)

Sempre. Nunca As vezes

2) Qual é o tempo gasto para a realização desta atividade?

Entre 1 e 3 horas. Entre 3 e 6 horas. Acima de 6 horas.

3) A atividade pode expor o operador ha algum tipo de risco de acidente por

eventual queda do motor?

Sem nenhuma chance de risco Risco mínimo Risco médio

Alto risco.

4) Como é feito o armazenamento de dados obtidos no processo atual de

pesagem?

Manual. Automático. Não é armazenado.

5) Qual é a maior dificuldade na realização da tarefa?

Disponibilidade de mão de obra Complexidade da tarefa

Disponibilidade de tempo.

6) Faria diferença se a balança de pesagem de motores possuísse o dobro da

capacidade mantendo a mesma resolução?

Faria diferença. Não faria diferença Faria pouca diferença.

7) Faria diferença no tempo de execução de tarefa se a balança possuísse boa

mobilidade?

Faria diferença Não faria diferença. Faria pouca diferença

8) Se tratando de custo e benefício, que tipo de balança se encaixaria melhor na

execução da tarefa?

Balança mecânica Balança digital Não faz diferença.

9) Qual a frequência de manutenção realizada no transportador de pallets por

desgaste das peças?

1 vez por ano 2 vezes por ano 3 vezes por ano.

10) Qual a frequência de calibração da balança atual?

1 vez a cada 6 meses 1 vez por ano 1 vez a cada 2 anos.

APÊNDICE F – QUALITY FUNCTION DEPLOYMENT (QFD)

fortemente positivo

fortemente negativo

Direção de Relação

Núm

ero

da li

nha

Co

mo

é

Parâ

metr

os d

e p

roje

to

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 5 3 0 3 1 5 0 1 0 0,150 0,8 0,5 0 0,5 0,2 0,8 0

2 5 5 0 0 0 3 0 1 0 0,150 0,8 0,8 0 0 0 0,5 0

3 0 0 3 0 5 3 5 5 3 0,050 0 0 0,2 0 0,3 0,2 0,3

4 0 1 5 1 3 1 1 5 5 0,050 0 0,1 0,3 0,1 0,2 0,1 0,1

5 0 0 5 3 3 0 1 3 5 0,050 0 0 0,3 0,2 0,2 0 0,1

6 0 0 0 0 5 5 5 5 0 0,040 0 0 0 0 0,2 0,2 0,2

7 3 3 0 0 5 0 3 5 3 0,080 0,2 0,2 0 0 0,4 0 0,2

8 5 3 0 0 3 5 5 3 1 0,100 0,5 0,3 0 0 0,3 0,5 0,5

9 0 0 0 0 5 3 5 3 0 0,030 0 0 0 0 0,2 0,1 0,2

10 0 0 5 5 3 5 0 0 1 0,025 0 0 0,1 0,1 0,1 0,1 0

11 0 0 1 5 3 5 0 0 1 0,025 0 0 0 0,1 0,1 0,1 0

12 1 1 1 5 1 5 1 5 0 0,050 0,1 0,1 0,1 0,3 0,1 0,3 0,1

13 3 1 2 3 5 1 5 5 5 0,100 0,3 0,1 0,2 0,3 0,5 0,1 0,5

14 0 1 3 5 3 3 0 5 5 0,050 0 0,1 0,2 0,3 0,2 0,2 0

15 0 0 0 3 3 0 5 0 3 0,050 0 0 0 0,2 0,2 0 0,3

kg

m Qntd

e.

Qntd

e.

R$

Seg

R$

kg

AN

O

2,6 2 1,2 1,9 2,8 2,9 2,2

2,6 2,0 1,2 1,9 2,8 2,9 2,2 2,9 1,9

3 5 7 6 2 1 4 1 6CLASSIFICAÇÃO POR IMPORTÂNCIA

PESO

ERGONOMIA

CALIBRAÇAO

REPARO DE PEÇAS

Import

ância

para

o c

liente

MOBILIDADE

MA

SS

A

DIM

EN

SO

ES

PA

DR

ON

IZA

ÇÃ

O D

AS

PE

ÇA

S

SE

GU

RA

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UN

CIO

NA

LID

AD

ES

EG

UR

AN

ÇA

ARMAZENAR DADOS

FU

NC

ION

AL

IDA

DE

DISPLAY DIGITAL

UNIDADES

VALOR DE IMPORTÂNCIA

PR

EÇ

O

TE

EM

PO

DE

ME

DIÇ

ÃO

CU

ST

O D

O P

RO

CE

SS

O

REPOSIÇÃO DE PEÇAS DANIFICADAS

BAIXO CUSTO

RESOLUÇÃO DE 20 GRAMAS

CAPACIDADE 400 KG

PR

EC

ISÃ

O D

E M

ED

IÇÃ

O

TE

MP

O D

E V

DA

ÚT

IL

NÚ

ME

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DE

PE

ÇA

S

MA

NU

TE

NÇ

ÃO

BAIXO CONSUMO DE ENERGIA (CARREGAMENTO)

CUSTO DE MANUTENÇÃO

CU

ST

O

CARREGADOR DE BATERIA

AC

ES

SÓ

RIO

S BATERIA RESERVA

O que éNecessidade do Consumidor

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MANUAL SISTEMA DE PESAGEM Índice

1. COMPONENTES INTERNOS DO SISTEMA DE PESAGEM .............................................................3

2. CALIBRAÇÃO DA BALANÇA ................................................. ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO.

2.1. DIVISÃO MÍNIMA ............................................................................ ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO. 2.2. CARGA MÁXIMA ............................................................................. ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO. 2.3. PESO CONHECIDO ........................................................................... ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO. 2.4. SELEÇÃO DO USO ............................................................................ ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO.

Zero Inicial ..................................................................................................... Erro! Indicador não definido. Carga Mínima para Imprimir/Ler Amostra de Contadora ............................ Erro! Indicador não definido. Carga Mínima para Tarar .............................................................................. Erro! Indicador não definido.

2.5. CALIBRAÇÃO DE ZERO E DE SPAM ................................................ ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO. Seleção de Ganho ........................................................................................... Erro! Indicador não definido. Calibração de Zero ......................................................................................... Erro! Indicador não definido. Calibração de SPAM ...................................................................................... Erro! Indicador não definido. Quando Recalibrar ......................................................................................... Erro! Indicador não definido.

2.6. CONFIGURAÇÕES DE ZERO ............................................................. ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO. Faixa de Auto Zero ......................................................................................... Erro! Indicador não definido. Faixa de Zero Manual (tecla Z)...................................................................... Erro! Indicador não definido.

3. CONFIGURAÇÕES GERAIS ....................................................................................................................7

3.1. HISTERESE ..............................................................................................................................................7 3.2. FILTRO DIGITAL ......................................................................................................................................9 3.3. LEITURAS/SEGUNDO E PERÍODO DE AMOSTRAGEM .............................................................................10 3.4. TEMPO PARA DESLIGAR DISPLAY ........................................................................................................10 3.5. INTERFACE SERIAL E CONFIGURAÇÃO DA INTERFACE .........................................................................11 3.6. HABILITAÇÃO DO SINAL DE TECLA ......................................................................................................12 3.7. HABILITAÇÃO DO RELÓGIO ..................................................................................................................12 3.8. HABILITAÇÃO DO CONTADOR ..............................................................................................................13 3.9. HABILITAÇÃO DO DETECTOR DE PICO ..................................................................................................13 3.10. HABILITAÇÃO DOS CORTES E DA INTERFACE 4-20MA .....................................................................14 3.11. CONFIGURAÇÃO DOS LIMITES DE CORTES .......................................................................................15 3.12. BRILHO DO DISPLAY .........................................................................................................................17 3.13. BATERIA FRACA ...............................................................................................................................18

4. OPERAÇÃO DA BALANÇA ....................................................................................................................20

4.1. PESAGEM ..............................................................................................................................................20 Peso Líquido .................................................................................................................................................20 Tara/Destara ................................................................................................................................................20 Tara Sucessiva ..............................................................................................................................................21 Zerando .........................................................................................................................................................22 Display em Stand By .....................................................................................................................................22 Desligando o Display ...................................................................................................................................22

4.2. CONTAGEM DE PEÇAS ...........................................................................................................................22 Configurando ................................................................................................................................................22

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Tarando ........................................................................................................................................................24 Zerando .........................................................................................................................................................24

4.3. OPERAÇÕES GERAIS .............................................................................................................................24 Ajustando o Relógio......................................................................................................................................24 Imprimindo Ticket.........................................................................................................................................25 Detectando o Pico ........................................................................................................................................26 Interpretando os LED's de Status .................................................................................................................26

4.4. RESUMO DE OPERAÇÕES ......................................................................................................................28


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Componentes internos do Indicador DG-N

CPU com Interface RS232

CPU com Interface RS485

Fonte de Alimentação

Display de 1 Polegada


4


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Display de 1.8 Polegadas

Cabo de Alimentação da CPU

Cabo AC Força


5


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Cabo de Entradas e Saídas

Cabo da Célula de Carga

Cabo de Comunicação

Cabo de Alimentação do

Display de 1.8”


6


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Cabo do Display

Cabo do Display de 1.8”

Kit com Interface RS232

Kit com Interface RS485

Cabo de Alimentação Cabo de Força

Cabo de Entradas e Saídas Cabo da Célula de Carga Cabo de Comunicação

Cabo do Display

(Display de 1 polegada)


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Configurações Gerais

A configuração padrão carregada pelas receitas (item Erro! Fonte de referência

não encontrada.) pode ser personalizada para se obter características especiais e também uma série de dispositivos podem ser ativados através do Menu de Opções do Modo de Configuração:

Seleção do Uso Histerese

Filtro Digital Leituras/Segundo

Interface Configuração da Interface Tempo para Desligar Display

Sinal de Tecla Relógio

Contador Detector de Pico Cortes

Interface 4-20mA

A partir do menu 4 do Modo Configuração, pressionar a tecla T para começar acessar o Menu de

Opções.

Pressionar Z para correr entre as opções 4.1 a 4.9.

Seleção do Uso (item Erro! Fonte de referência não encontrada.)

Histerese

Filtro Digital

Leituras/Segundo

Interface Serial

Configuração da Interface

Tempo para Desligar Display

Miscelâneas

Sair do Menu Opções

Outras configurações são feitas em menus específicos do Modo de

Configuração: Brilho do Display

Bateria Fraca


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Histerese

Mecanismo que ajuda a eliminar a indecisão em medições próximas do limite

entre uma divisão e outra. Por exemplo: um peso de 0.5kg sendo pesado em uma balança com divisão mínima de 1kg. O que acontece sem a histerese (h=0%)?

Peso=0.5kg

Divisão Mínima=1kg Histerese=0%

Admitindo-se um erro de +/-10% de uma divisão (erro=+/-10%e), o peso de

0.5kg para a balança está dentro da faixa de 0.4kg a 0.6kg:

P=0.5kg±erro=0.5kg±10%e= 0.5kg+10%e=

0.5kg-10%e=

0.6kg

0.4kg Por norma, 0.6kg deve ser arredondado para 1kg e 0.4kg para 0kg. Resultado: a balança sem histerese fica na indecisão, ora tende a estabilizar em

1, ora em 0. O que acontece com histerese de 20% (h=20%)?

Peso=0.5kg

Divisão Mínima=1kg Histerese=20%

Admitindo-se o mesmo erro de +/-10% de uma divisão, o peso de 0.5kg para a balança continua dentro da faixa de 0.4kg a 0.6kg. Porém, ao estabilizar pela primeira

vez em 1kg, por exemplo, os limites para 1kg são automaticamente ampliados em 20% de uma divisão. Então, 1kg passa a ficar entre:

Limite superior para 1kg= Limite inferior para 1kg=

1.49kg+20%e= 0.5kg-20%e=

1.69kg 0.3kg

Então o peso de 0.5kg, que devido ao erro fica entre 0.4kg e 0.6kg, fica

inteiramente dentro da nova faixa de valores para 1kg, sendo mantido neste valor.

Importante: A histerese pode gerar erros e deve ser mantida no valor

carregado pela receita, que é de 20% de uma divisão de verificação para eliminar o erro de arredondamento (item 3.5.3.2 da portaria Inmetro n.º 236 de 22 de dezembro de 1994).

Apenas em pesagens de carga viva, a histerese serve como dispositivo de trava automática, que serve para travar o peso assim que a carga se estabilizar pela primeira


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vez. Isso ajuda a leitura mesmo com movimentos mais bruscos da carga. Sugere-se

mantê-lo em 1000% de uma divisão, o que possibilita novas leituras sempre que uma carga maior que 10 divisões for incluída ou excluída. Para checar o valor atual da histerese, deve-se:

A partir do menu 4.2 do Menu de Opções,

pressionar a tecla T para visualizar seu valor corrente ou alterá-lo (ler nota importante acima).

Pressionar a tecla T para correr o cursor.

Pressionar a tecla L para alterar o dígito sobre o cursor.

Para aceitar o valor configurado ou simplesmente voltar ao menu 4.2, pressionar Z.

Filtro Digital

Dispositivo que aumenta a imunidade à vibrações na plataforma. Em contrapartida, aumenta o tempo de estabilização do peso apresentado no display (que em outras palavras, diminui a velocidade da balança). Deve-se escolher o nível de

filtragem observando o compromisso existente entre imunidade à vibrações versus velocidade da balança, pois quando se ganha em uma característica, perde-se na outra.

A partir do menu 4.3 do Menu de Opções, pressionar a tecla T.

Pressionar a tecla T para aumentar a filtragem

de zero até o nível máximo.


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Para aceitar o valor configurado e voltar ao

menu 4.3, pressionar Z.

Nas especificações técnicas está apresentado o nível de filtragem máximo (item

Erro! Fonte de referência não encontrada.).

Leituras/Segundo e Período de Amostragem

Leituras/Segundo (Fa) é o número de leituras apresentadas no display a cada

intervalo de 1 segundo. Também corresponde à taxa máxima em que os frames são enviados pela porta de comunicação serial operando no Modo Terminal e a taxa de

atualização da Interface 4-20mA. Período de Amostragem (Ta=1/Fa) é o inverso do número de leituras por segundo e corresponde ao intervalo de tempo em que as leituras são apresentadas.

Aumentar o número de leituras por segundo aumenta a velocidade da balança, ou seja, obtém-se pesagens mais rápidas. Em contrapartida, diminui a imunidade a

vibrações sobre a plataforma. Deve-se respeitar o compromisso existente entre imunidade à vibrações versus velocidade da balança, pois quando se ganha em uma característica, perde-se na outra.


pressionar a tecla T.

Pressionar a tecla T para escolher o valor de

Leituras/Segundo.

Para aceitar o valor configurado e voltar ao menu 4.3, pressionar Z.

Nas especificações técnicas está apresentada a faixa de valores de Leituras/Segundo existentes (item Erro! Fonte de referência não encontrada.).

Tempo para Desligar Display

Tempo máximo em que o display fica ligado quando há um peso estável sendo indicado no Modo Pesadora. Há uma grande redução no consumo com esta opção

habilitada pois o display é o maior consumidor de energia na balança e pode ser desligado um tempo depois de detectada a inatividade.


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Pressionar a tecla T para escolher o valor do Tempo para Desligar Display.

Com zero o display nunca é desligado.


Interface Serial e Configuração da Interface

Balanças com interface serial RS232 podem operar no Modo Terminal ou Modo

Impressora.



Pressionar a tecla T para escolher o

modo.

Modo Terminal

Modo Impressora

Para aceitar o modo configurado e voltar ao

menu 4.5, pressionar Z.

É possível configurar a taxa de dados para a porta de comunicação serial.


pressionar a tecla T para entrar no menu de Configuração da Interface.

Pressionar a tecla T para editar a taxa de dados

ou Z para pular para o próximo parâmetro.


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Pressionar a tecla T para escolher o valor da

Taxa de Comunicação dada em bits/segundo.


O valor da Taxa de Comunicação influencia na taxa máxima em que os frames são enviados pela porta de comunicação serial operando no Modo Terminal.

Habilitação do Sinal de Tecla

Uma confirmação sonora é emitida todas as vezes que uma tecla é pressionada. É possível habilitar ou desabilitar este sinal através do menu Miscelâneas.


pressionar a tecla T para entrar no menu Miscelâneas.

Pressionar a tecla Z até chegar ao menu Sinal de Tecla.

Pressionar T para configurar.

Pressionar a tecla T para habilitar (1) ou desabilitar (0) o dispositivo.

Para aceitar o valor configurado e pular para o

próximo passo, pressionar Z.

Habilitação do Relógio

É possível habilitar ou desabilitar o relógio através do menu Miscelâneas.



Pressionar a tecla Z até chegar ao menu Relógio.


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Para aceitar o valor configurado e pular para o próximo passo, pressionar Z.

Quando habilitado, é possível alternar entre o Modo Pesadora (ou Modo

Contadora) e o Relógio através da seqüência de teclas L e I. Se desabilitado, não é possível acessá-lo.

Habilitação do Contador

É possível habilitar ou desabilitar o Contador através do menu Miscelâneas.



Pressionar a tecla Z até chegar ao menu Contador.


Pressionar a tecla T para habilitar (1) ou

desabilitar (0) o dispositivo.


Quando habilitado, é possível alternar entre o Modo Pesadora e o Modo Contadora através da seqüência de teclas L e L.


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Habilitação do Detector de Pico

É possível habilitar ou desabilitar o dispositivo Detector de Pico através do menu

Miscelâneas.

A partir do menu 4.8 do Menu de Opções, pressionar a tecla T para entrar no menu Miscelâneas.

Pressionar a tecla Z até chegar ao menu Detector de Pico.


Pressionar a tecla T para habilitar (1) ou

desabilitar (0) o dispositivo.


Quando habilitado, é possível ligar ou desligar o Detector de Pico no Modo Contadora ou Modo Pesadora através da seqüência de teclas L e Z.

Habilitação dos Cortes e da Interface 4-20mA

Os Dispositivos de Corte e a saída para a Interface 4-20mA compartilham a mesma Porta de Entradas e Saídas.

Desde que habilitado, o Dispositivo de Corte 1, porta IO0 da Interface de Entradas e Saídas, pode funcionar junto com a Interface 4-20mA. Já os Dispositivos de Corte 2, 3 e 4, portas IO1, IO2 e IO3 respectivamente,

são automaticamente desabilitadas quando a Interface 4-20mA é habilitada. É possível habilitar ou desabilitar os Dispositivos de Corte através do menu

Miscelâneas.

A partir do menu 4.8 do Menu de Opções, pressionar a tecla T para entrar no menu Miscelâneas.

Pressionar a tecla Z até chegar ao menu Corte 1.


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Fazer o mesmo para o Corte 2, o Corte 3 e o Corte 4, que só aparecerão se a

Interface 4-20mA for desabilitada.

Na seqüência pode-se configurar a Interface

4-20mA pressionando T ou pular este passo pressionando Z.



Configuração dos Limites de Cortes

Os cortes podem ser configurados durante o Modo Pesadora ou o Modo

Contadora, quando são informados dois valores para cada corte habilitado: Limite Inferior e Limite Superior. Os valores, positivos, são dados em kg e correspondem ao

intervalo de peso líquido em que a respectiva saída é ativada. Por exemplo:


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Em uma balança de 20kg, deseja-se que o Dispositivo de Corte 1 acione sua saída entre 1kg e

3kg. Para isso, configura-se: Limite Inferior=1kg Limite Superior=3kg

O limite superior deve ser maior ou igual ao inferior.

Para configurar os limites, pressiona-se as

teclas L e T em sequência (não juntas) a partir do Modo Pesadora ou Modo Contadora. Se demorar muito para pressionar o T, a balança entende que é

um comando para desligar o display (Modo Pesadora) ou mostrar o peso (Modo Contadora).

Pressionar T para configurar o Limite Inferior (valor mais baixo) ou Z para pular este passo.

No exemplo, o limite inferior deve ser configurado em 1kg. Pressionar a tecla T para correr o cursor.



Pressionar T para configurar o Limite Superior

(valor mais alto) ou Z para pular este passo.


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No exemplo, o limite superior é configurado em 3kg. Pressionar a tecla T para correr o cursor.



Pular os próximos passos pressionando Z. Ao voltar ao Modo Pesadora ou Modo

Contadora os limites são salvos em memória não volátil. Os quatro Dispositivos de Corte são iguais e operam independentes entre si, ou seja, existe um par diferente de limites inferior e superior para cada um dos

dispositivos. Para saber como interligar os Dispositivos de Corte, consultar o item 0.

Brilho do Display

Pode ser ajustado no Modo Configuração e é mantido constante durante a operação normal, mesmo com o desgaste da bateria.

Entra-se no Modo de Configuração (item 0) pressionando o botão CFG_KEY (localizado na placa).

A mensagem CAL deve aparecer.

Pressione T para aumentar o brilho.

Pressione L para diminuir o brilho.

Brilho excessivo: faz os displays perderem o

contraste, ou seja, dígitos e LED's que não deveriam aparecer começam a acender fracamente.


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Brilho correto: somente os dígitos da mensagem CAL aparecem. Nenhum outro LED ou

dígito acende.

Brilho máximo: para se conseguir o brilho

máximo, pressionar a tecla T para aumentar o brilho do display até o ponto em que se começa a perder o contraste (outros dígitos e LED's começam a acender

fracamente). Pressionar a tecla L duas vezes: uma para fazer os dígitos indesejados apagarem e outra

para garantir uma margem de brilho.

Pressione Z para salvar a configuração de

brilho e prosseguir para o próximo passo.

Durante o ajuste de brilho, a tensão de alimentação da CPU deve permanecer

estável e acima de 6V. Não deve ser feito com a tensão mínima de operação.

Bateria Fraca

A tensão de alimentação é monitorada nos Modos Pesadora e Contadora. Um

aviso de bateria fraca aparece (ver Resolvendo Problemas, item 0) quando tensão de alimentação cai ao nível mínimo de operação. Se a tensão cair ainda mais, a balança

automaticamente desliga todas as saídas de corte e o display e pára de funcionar. Isto evita pesagens não confiáveis. A balança só volta a funcionar se for religada e o nível de tensão voltar ao normal.

A tensão mínima de operação deve ser configurada durante o Modo Configuração.

A partir do menu 6 do Modo Configuração, pressionar a tecla T.

A senha de 4 dígitos indica que a operação requer equipamento próprio para configuração. Caso

não se tenha a senha, deve-se digitar I quatro vezes (a mensagem Erro 6 irá aparecer indicando senha

inválida) e pular este passo, pois este item já vem configurado de fábrica.

Com a entrada da senha certa, o menu de configuração de bateria fraca aparece.


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Comutar a tensão de alimentação para o limite mínimo de operação de 5.4V sem

interromper o fornecimento de energia.

Pressionar T para configurar e voltar ao menu 6

ou Z para fugir.

Reestabelecer a tensão normal de operação.

Uma sugestão de fonte de alimentação para ajuste do nível mínimo de tensão é mostrada na Figura 1.

Figura 1 - Circuito para Ajuste de Tensão Mínima.

Neste circuito, fazer primeiro o ajuste de 7.5V e depois o de 5.4V. Os resistores são de 1/4W e os capacitores são de disco cerâmico. Pressionar o botão Teste de Baixa Tensão durante a configuração de bateria fraca.

Não fazer este ajuste usando a tensão normal de operação. Se isto ocorrer acidentalmente, desligar a balança ainda no Modo Configuração para não salvar. Se

foi salva, configurar novamente, aplicando a tensão correta.

O ajuste de brilho do display (item 0) não deve ser feito com a tensão mínima de

operação.


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Operação da Balança

A balança possui dois modos de operação, Modo Pesadora (item 0) e Modo Contadora (item 0). Alterna-se entre os modos com a sequência de teclas L e L.

Um beep é gerado toda vez que uma tecla é acionada. Se necessário, é possível

desabilitar este sinal sonoro (item 0). O brilho do display pode ser ajustado durante a configuração (item 0), sendo mantido no mesmo nível automaticamente. Isto garante a boa visibilidade dos dígitos

mesmo com o desgaste da bateria. A tensão de alimentação é monitorada para alertar quando seu nível cai ao

mínimo (item 0) em caso de operação com bateria. Isso evita pesagens não confiáveis. No item 0 é apresentado um resumo de operações para cada um dos modos.

Pesagem

Para entrar no Modo Pesadora é necessário pressionar L e L caso a balança se encontre no Modo Contadora.

Peso Líquido

Colocar a tara sobre a plataforma e pressionar T. As próximas

pesagens vão ser subtraídas deste peso. O LED de Modo Tara permanece aceso.

Tara/Destara

Este é o modo de Tara para balanças industriais, para pesagem de tanques, carga

viva e equalizações.

Ao pressionar a tecla T pela primeira vez, a balança busca a tara.

O visor ficará piscando, indicando um comando

de tara pendente, até que se consiga a condição de peso acima da Carga Mínima e plataforma estável (LED peso estável aceso).


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Caso as condições necessárias para se tarar

sejam atendidas, a tara é automaticamente armazenada. Se antes disso for pressionada a tecla T novamente, a busca da tara é automaticamente

cancelada (exceto em balanças comerciais, em que se deve pressionar Z para cancelar).

O LED Tara fica aceso, indicando que a balança

opera no modo Tara.

Para destarar, deve-se pressionar T novamente (tecla Z só destara em balanças comerciais). A única condição necessária para destarar é que a balança

esteja tarada.

Tara Sucessiva

Este é o modo de Tara para balanças comerciais, apenas.

Ao pressionar a tecla T pela primeira vez, a balança busca a tara.

O visor ficará piscando, indicando um comando

de tara pendente, até que se consiga a condição de peso acima da Carga Mínima e plataforma estável

(LED peso estável aceso).

Caso as condições necessárias para se tarar

sejam atendidas, a tara é automaticamente armazenada. Se antes disso for pressionada a tecla Z,

a busca da tara é automaticamente cancelada.

O LED Tara fica aceso, indicando que a balança opera no modo Tara.

Para taras sucessivas, pressionar T para iniciar novas buscas de tara.


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Para destarar, deve-se pressionar Z. A única condição necessária para destarar é que a balança

esteja tarada.

Zerando

Desvios do Zero ocorrem devido a variações de temperatura, resíduos sobre a plataforma, impactos sobre a célula de carga ou balança fora de nível. Se a plataforma estiver vazia e o LED de Centro de Zero apagado, é necessário zerar a balança, serviço

que o dispositivo de Auto Zero faz periodicamente. Pressionar Z com a plataforma vazia para zerar a balança.

Esta operação só é efetuada para desvios dentro da faixa de Auto Zero (Erro! Fonte de referência não encontrada.) e com a plataforma em equilíbrio.

Ao término de uma operação bem sucedida, o LED de Centro de Zero deve acender. Caso não acenda, o desvio é grande e está fora da faixa de Auto Zero ou a

plataforma está oscilando.

Display em Stand By

A balança pode ser configurada (item 0) para desligar o display automaticamente quando a ociosidade é detectada.

Nesta situação, o LED de peso estável fica piscando.

Os demais dispositivos continuam ativos: a célula de carga é mantida ligada para permanecer em equilíbrio térmico, as comunicações em Modo Terminal e via Interface 4-20mA não são interrompidas e os Dispositivos de Corte continuam

funcionando. A balança volta à operação normal sempre que uma nova pesagem é iniciada.

Desligando o Display

O display também pode ser desligado através da tecla L. Desta

forma o display só voltará a ser ligado quando a tecla L for novamente pressionada.

Contagem de Peças

Configurando

Configura-se a contadora informando o peso e a quantidade de uma amostra das

peças a serem contadas.


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Ainda no Modo Pesadora, deve-se tarar a

balança com o recipiente que vai receber a amostra.

Pressionar a tecla T para tarar a balança.

Colocar a amostra sobre a plataforma. O

display indicará o peso líquido da amostra.

Pressionar a sequência de teclas L e L.

A mensagem PESO deve aparecer. Pressionar T

para começar a leitura do peso líquido da amostra.

Após a leitura de peso, a mensagem Qtd deve

aparecer. Pressionar T para entrar a quantidade de peças de amostra.

No exemplo, são 10 peças. Pressionar a tecla T

para correr o cursor.


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Pressionar a tecla L para alterar o dígito sobre

o cursor.

Pressionar Z para aceitar o valor configurado e começar a contagem.

Pressionar L para alternar entre peso das peças e quantidade de peças.

Quanto maior o número de peças de amostra menores serão os erros de

contagem pois mais próximo será o peso unitário da amostra do peso médio unitário das peças.

Pode-se começar configurando a contadora com um pequeno número de peças

de amostra. Conta-se mais peças usando a contadora e faz-se uma nova configuração.

Para peças com grande variação de peso unitário, deve-se fracionar o lote a

ser contado por vez. Isto evita que a variação por peça, propagada no total a ser contado por vez, gere um erro maior que metade do peso médio da peça, situação em

que a contagem apresentará erros.

Tarando

Operação idêntica ao do Modo Pesadora.

Zerando

Operação idêntica ao do Modo Pesadora porém o Auto Zero é desativado.

Operações Gerais

Em ambos os modos pode-se ver e ajustar o Relógio, ligar ou desligar o Detector de Pico e editar os Limites de Corte (item 0).

Ajustando o Relógio

O relógio apresenta o horário na impressão dos tickets.

A sequência de teclas L e I alterna entre relógio e balança.


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Pressionar Z para escolher entre horário, data, dia da semana e ano.

Horário

Data

Dia da Semana

Ano

Pressionar T para ajustar o relógio.

Pressionar a tecla T para escolher o dia da

semana ou correr o cursor nos ajustes de horário, data e ano.

Pressionar a tecla L para alterar o dígito sobre

o cursor nos ajustes de horário, data e ano.

Pressionar Z para aceitar o valor ajustado.

O relógio é alimentado por uma bateria de lítio de longa duração quando a balança se encontra desligada. Um erro é exibido quando a vida útil desta bateria

acaba, sendo necessário proceder com ajuste de horário e troca de bateria (ver Erro 7, item 0).

Imprimindo Ticket

Só funciona se a interface estiver configurada para impressora (item 0).

Pressionar I para imprimir.


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O ticket será impresso assim que houver sobre

a plataforma um peso líquido em equilíbrio maior ou igual ao peso mínimo para imprimir (Erro! Fonte de referência não encontrada.). Caso contrário, ficará

piscando, indicando que há um comando de impressão pendente.

Encontrada a condição de peso acima da Carga

Mínima e plataforma estável, a impressão é realizada.

Um ticket do total líquido pesado até o momento é impresso automaticamente

depois da 255º pesagem ou contagem. Pode-se imprimir o ticket totalizador a qualquer momento.

Para isso, deve-se manter a tecla I pressionada por mais de 2 segundos. Não é necessário ter carga sobre a plataforma da balança e nem que ela esteja estável.

(pressionado por 2s)

O formato dos tickets está apresentado no item Erro! Fonte de referência não encontrada. - Interface para Impressora.

Detectando o Pico

Só funciona se estiver habilitado no Menu de Opções (item 0).

A função do Detector de Pico é a de armazenar um novo peso ou quantidade sempre que seu correspondente em número de divisões for maior que o anterior.

A sequência de teclas L e Z liga/desliga o Detector de Pico.

A tecla Z reinicia a detecção.

Um sinal sonoro é emitido toda vez que é detectado um aumento de peso.

Interpretando os LED's de Status

O display possui três LED’s de status: centro de zero, peso/quantidade estável e modo tara.

Se o LED de centro de zero está aceso, o peso

sobre a plataforma se encontra dentro do limite de +/-0,5% de uma divisão do Centro de Zero atual.


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Se o LED de peso/quantidade estável está aceso, o peso/quantidade sobre a plataforma se

encontra em equilíbrio.

Se o LED de modo tara está aceso, o peso/quantidade apresentado no display está

deduzido da Tara, ou seja, é o peso/quantidade líquido.


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Resumo de Operações

Modo Balança Normal

Liga/desliga o display.

Comando de tara.

Comando de zero.

Imprime ticket de pesagem.


Imprime ticket total líquido pesado.

Entra no Modo Contadora.

Entra no Modo de Edição de Cortes.

Liga/desliga o Detector de Pico.

Alterna entre relógio/balança.

Modo Contadora

Normal

Alterna entre quantidade/peso.

Comando de tara.

Comando de zero.

Imprime ticket de contagem.


Imprime ticket do peso líquido do total contado.

Entra no Modo Pesadora.

Entra no Modo de Edição de Cortes.

Liga/desliga o Detector de Pico.

Alterna entre relógio/balança.

PESO

Inicia a leitura do peso da amostra.

Qtd

Inicia entrada de quantidade.

Relógio

Normal Alterna entre horário, data, dia da

semana e ano.

Edita.

Edição

Muda a casa.

Altera o dígito.

Aceita o dado.

Tabela 1 - Resumo de Operações


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Instalação

Diagrama de Interligação

Figura 2 - Interligação dos Componentes da Balança


A tensão de alimentação deve estar dentro da faixa citada nas especificações técnicas (item 0) e deve apresentar baixo ripple.

Tensões de ripple elevadas podem comprometer a estabilidade das leituras e também impedir um bom ajuste de brilho do display pois a perda de contraste começa a acontecer em brilhos menores. Para evitar este problema deve-se usar uma fonte de

alimentação com boa filtragem de saída e um cabo com comprimento inferior a 30cm para ligar a fonte à CPU.

Recomenda-se o uso de fonte e cabeamento próprios para evitar problemas (Figura 3).


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Figura 3 - Fonte e Cabo de Alimentação

O conjunto da Figura 3 permite a ligação de uma bateria que garante o

funcionamento ininterrupto da balança em caso de falta de energia e carga lenta na bateria quando ligado à rede elétrica. Este conjunto deve ser interligado segundo o

diagrama elétrico da Figura 4.

Figura 4 - Diagrama de Interligação da Alimentação

A bateria empregada é de 6V x 4Ah chumbo ácido.

Para maiores detalhes sobre a fonte de alimentação, checar as especificações técnicas (item 0).

Um fusível de 500mA com queima lenta deve ser ligado em série com a alimentação para maior segurança.

Interface 4-20mA

Para funcionar corretamente, a interface deve ser habilitada no Menu de Opções (item 0).


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Figura 5 - Diagrama de Interligação da Interface 4-20mA

Sugere-se o uso de um cabo par trançado para maior imunidade à interferência

eletromagnética. A malha de blindagem opcional aumenta a imunidade a campos elétricos.

Por ser um cabo que trafega sinal analógico, os seguintes cuidados devem ser tomados:

Não instalar o cabo de sinal em eletrodutos com cabeamento de altas

correntes ou altas tensões. A malha de blindagem deve ser aterrada em apenas uma de suas terminações.

Cruzar em 90º cabeamentos de sinal com cabeamentos de altas correntes. Usar cabo blindado em caso de proximidade com cabeamento de alta tensão

ou fontes eletromagnéticas.

Para maiores detalhes sobre a interface, checar as especificações técnicas (item 0).

Dispositivos de Corte

As saídas dos Dispositivos de Corte estão na Porta de Entradas e Saídas,

conector CN5. São ativas em 0V com resistor limitador de 1kohm, ideal para ligar diretamente fotoacopladores. Uma sugestão de acionamento de relé é apresentada na Figura 6.


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Figura 6 - Diagrama de Interligação das Saídas de Corte.

Quando o peso líquido sobre a plataforma se encontra dentro dos limites inferior e superior do Dispositivo de Corte 1, o relé é acionado. Todas as saídas partem desativadas quando a CPU é ligada.

Célula de Carga

Aceita células de carga de 4 e 6 fios. Com a ligação dos terminais REF (ou

SENSE), ligação a 6 fios, há compensação de temperatura e comprimento de cabo. Consultar a Erro! Fonte de referência não encontrada. para o esquema de ligação.

Em ligações a 4 fios os terminais REF (ou SENSE) devem ser conectados aos terminais de EXCITAÇÃO (SENSE+ com EXCITAÇÃO+ e SENSE- com EXCITAÇÃO-). Para conexões com mais de uma célula de carga, o consumo máximo deve ser

respeitado. Consultar as especificações técnicas (item Erro! Fonte de referência não encontrada.) para o número máximo de células de carga.

Para comprimentos maiores que 50cm, deve-se dar preferência a células de carga com cabo blindado e condutores trançados, que possuem maior imunidade à interferência eletromagnética.

Por se tratar de sinal analógico de baixo nível, cuidados especiais devem ser tomados na instalação do cabeamento:

Não instalar o cabo de sinal em eletrodutos com cabeamento de altas correntes ou altas tensões.

Em cabos blindados, a malha de blindagem deve ser aterrada em apenas uma

de suas terminações. Por serem paralelos, correntes de fuga podem ser induzidas da malha para os condutores internos (Figura 7).


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Figura 7 - Correntes de Fuga pela Malha de Blindagem

Portanto, cuidados especiais devem ser tomados para evitar a circulação de correntes de fuga na malha quando é interligada ao corpo da célula de carga (Figura 8). O aterramento pode ser feito, neste caso, pelo chassi.

Figura 8 - Conexão com Célula de Carga com Malha Conectada ao Corpo

Malhas de células de carga que não possuem interligação ao corpo devem ser

aterradas (Figura 9).


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Figura 9 - Conexão com Célula de Carga com Malha Não Conectada ao Corpo

Cruzar em 90º cabeamentos de sinal com cabeamentos de altas correntes. Usar cabo blindado em caso de proximidade com cabeamento de alta tensão

ou fontes eletromagnéticas.

Trançar, sempre que possível, os condutores de sinal (SINAL+ com SINAL-). Para maiores detalhes sobre as células de carga, checar as especificações técnicas

(item Erro! Fonte de referência não encontrada.).

Curvas Típicas de Consumo Médio

Display de 1 polegada no brilho máximo, uma célula de carga de 350ohm, interface RS232 no Modo Terminal.

Figura 10 - Consumo com Display no Brilho Máximo

0

50

100

150

200

250

Corr

ente

de C

onsum

o (

mA)

Tensão de Alimentação (V)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Potê

ncia

Consum

ida (

mW

)



35


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Display desligado, uma célula de carga de 350ohm, interface RS232 no Modo Terminal.

Figura 11 - Consumo com Display Desligado

Desempenho

Na medida que se diminui a velocidade de pesagem (leituras por segundo), a

balança fica mais resistente à vibrações, porém seu tempo de estabilização aumenta. A balança configurada para 3.75 leituras por segundo apresenta grande resistência a ambientes com vibração mecânica, porém não dispensando corretos

procedimentos de instalação da plataforma, ao passo que configurada para 15 leituras por segundo ganha-se em velocidade de pesagem.

O tempo de estabilização é o tempo que a balança leva para apresentar o peso (indicador de peso estável acionado), medido desde o instante em que um peso é acomodado normalmente (sem impactos violentos) sobre o receptor de peso.

Tempos típicos de pesagem são apresentados na Tabela . Estes valores dependem da qualidade da plataforma de pesagem, tais como sua

massa, qualidade da célula de carga, massa de teste e a maneira como as peças são colocadas sobre a plataforma.

Leituras por segundo (Hz) Massa de teste (kg) Tempo de estabilização (ms)

15

5 680

20 920

40 1015

7.5

5 830

20 1050

40 1120

3.75

5 1600

20 2165

40 2500

46

48

50

52

54

56

58

60

Corr

ente

de C

onsum

o (

mA)


0

100

200

300

400

500

600

Potê

ncia

Consum

ida (

mW

)



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Notas: As condições das pesagens foram as seguintes: carga máxima=500kg, divisão

mínima=0.05kg, número de divisões=10000, filtro digital=0, número de amostras no teste=10, ganho=1, célula de carga HBM PW12D1-600kg, massa da plataforma=35kg.

Tabela 6 - Tempo de Estabilização.

Interface para Display

Saída para Display de 5 Dígitos com Indicadores de Zero/Tara/Peso Estável

Gerenciamento do Consumo de Bateria Ajuste de Brilho Automático Mesmo com o Desgaste da Bateria

O tempo de máximo para desligar o display pode ser configurado para 15s, 60s,

120s, 180s, 240s ou infinito (=0), sendo o tempo máximo em que o display fica ligado indicando peso estável. No Modo Pesadora, se o peso sobre a plataforma não varia

durante este tempo, o display é automaticamente desligado para poupar energia. Parâmetro Símbolo Típico Unidade

Tempo para Desligar Display Tdd 15, 60, 120, 180, 240 ou

infinito (=0)

s

Tabela 7 – Tempo Máximo para Desligar o Display

Interface para Célula de Carga

Ligação 4/6 fios Ligação a 6 fios com compensação de temperatura e comprimento do cabo Sensibilidades de 2mV/V e 3mV/V

Destinado a operar com células de carga de 4 e 6 fios. Para operação com células de carga de 6 fios, há compensação automática de temperatura e comprimento de cabo

da célula de carga. As células são alimentadas em 5V, podendo drenar 70mA no máximo, o que possibilita ligações de 4 células de 350ohm ou 8 células de 700ohm através de uma

caixa de junção. Parâmetro Símbolo Mínimo Típico Máximo Unidade

Tensão de alimentação da célula de carga Vlc 4.75 5 5.25 mA

Corrente de saída para célula de carga Ilc - - 70 mA

Limite típico mínimo/

máximo de sinal da célula

de carga (sem carga / com

carga máxima)

Ganho=0.5

-

-5.0 - 30

mV

Ganho=1 -2.5 - 15

Ganho=2 -1.2 - 7.5

Ganho=4 -0.62 - 3.8

Ganho=8 -0.31 - 1.8

Tabela 8 – Características Elétricas da Célula de Carga


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Interface para Terminal

Comunicação serial RS232 Taxa de bits configurável em 300/600/1200/2400/4800/9600/19200bps

Informações para Contadora/Pesadora Os sinais disponíveis na interface RS232 são TX, RX e GND. Os frames são de comprimento fixo de 8bytes, transmitidos continuamente a uma

taxa máxima igual ao número de Leituras por Segundo (item 0). Os dados possuem 8bits de comprimento e taxa de bits configurável de 300 a 19200bps (item 0).

O frame para Modo Contadora possui o formato da Figura 12.

Figura 12 - Frame para o Modo Contadora.

Por exemplo, o frame transmitido no Modo Contadora é visualizado no terminal como D00005..

O frame para Modo Pesadora possui o formato da Figura 13. Este frame também aparece no Modo Contadora, quando se pressiona a tecla L para alternar de

quantidade para peso.


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Figura 13 - Frame para o Modo Pesadora.

Por exemplo, o frame transmitido no Modo Pesadora é visualizado no terminal como E1234.5.

O peso ou a quantidade são codificados em ASCII com ponto decimal. O caractere

de retorno de carro é 0x0D (hexadecimal). O envio de frames é interrompido em caso de falha significativa. O bit de sobrecarga é setado quando há sobrecarga (traços superiores) ou sub-carga (traços

inferiores) de peso ou extrapolação do conversor analógico digital (Erro 5). Para maiores esclarecimentos sobre estes erros, consultar o item 0.

Interface para Impressora

Comunicação serial RS232

Protocolo Epson ESC/P2 ESC/P ESC/P Pinos 9 ™

Taxa de bits configurável em 300/600/1200/2400/4800/9600/19200bps

Ticket para Contadora/Pesadora Imprime tickets via comunicação serial RS232 com protocolo Epson ESC/P™.

Modo Contadora Modo Pesadora Total

Modo Contadora Ter 03/02/04 09:20:37 AMOSTRA:

Peso: 0,080kg Qtde: 10,

Peso Unitario:0,008kg CONTAGEM: Nro.Pecas:100,

Peso Unitario:0,008kg

Modo Pesadora Ter 03/02/04 09:16:18 Peso Bruto:20,000kg

Peso Tara:0,000kg Peso Liquido:20,000kg

Total Ter 03/02/04 09:16:18 Peso Bruto:20,000kg

Peso Tara:0,000kg


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Peso Pecas:0,800kg

Tara:0,100kg Peso Bruto:0,900kg

A sequência de inicialização da impressora é: ESC@, ESC 2, ESC C n, ESC l 1, ESC Q 47

onde: ESC@=inicializa a impressora.

ESC 2=seleciona o espaçamento entre linhas de 4,2mm (1/6pol). ESC C n=linhas por ticket impresso. Para contadora são 14 linhas e para

pesadora/total são 7 linhas. ESC l 1=margem esquerda no primeiro caractere. ESC Q 47=margem direita no 47º caractere.

Dimensões

As dimensões da placa da CPU são dadas em mm na Figura 14.

Figura 14 - Dimensões da CPU

Versão do Firmware

Aparece na inicialização, após o nome do fabricante.


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Fonte chaveada 90~250V 50/60Hz

Fornecimento ininterrupto de energia com bateria opcional

Carga lenta para bateria chumbo ácido Montagem em gabinete isolante Baixa corrente de consumo a vazio

Furo para fixação do gabinete

Características Elétricas

Fonte regulada em 7,5V com filtro contra interferência eletromagnética e saída de corrente limitada em 700mA.

Montada em gabinete plástico para evitar riscos de choque elétrico, é galvanicamente isolada da rede elétrica. O terra (P) da entrada de rede elétrica é

interligado ao GND da saída para a CPU. Parâmetro Símbolo Mínimo Típico Máximo Unidade

Tensão de entrada VLN 90 - 250 Vrms

Frequência de operação f 50 - 60 Hz

Corrente de Consumo a Vazio ILN0 1.3 - 1.6 mA

Tensão de saída em aberto - 7.4 7.5 7.6 V

Corrente de saída - 700 - mA

Tabela 9 – Características Elétricas da Fonte de Alimentação

A carga lenta é feita com correntes não superiores a 10% da capacidade para baterias de chumbo ácido 6V x 4Ah.

Dimensões

As dimensões da Fonte de Alimentação são dadas em mm na Figura 15.


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Figura 15 - Dimensões da Fonte de Alimentação

Display de 1 Polegada

5 Dígitos de 25.4mm (1polegada)

Indicadores Zero/Tara/Peso Estável LED's na Cor Verde Consumo Minimizado

O consumo foi minimizado com o uso de baixos valores de resistência, logo menos energia é desperdiçada na forma de calor.

Dimensões

As dimensões do Display são dadas em mm na Figura 16.


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Figura 16 - Dimensões do Display

Display de 1.8 Polegadas

5 Dígitos de 1.8 Polegadas

Indicadores Zero/Tara/Peso Estável LED's na Cor Verde

A tensão de alimentação, aplicada ao conector CN2, deve ser de 12V contínuos, podendo variar entre 10V e 14V. O consumo máximo depende da tensão de alimentação

(ver Tabela ). Parâmetro Símbolo Mínimo Típico Máximo Unidade

Corrente de consumo - 200@

10V

310@

12V

360@

14V

mA

Tabela 10 – Características Elétricas da Fonte de Alimentação

Dimensões

As dimensões do Display são dadas em mm na Figura 16.


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Figura 17 - Dimensões do Display


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Interface 4-20mA

Saída 4-20mA a 2 fios (menor custo com cabeamento)

Galvanicamente isolada (7,5kVp) Resolução igual à configurada na balança Proteção contra inversão de polaridade na saída

Características Elétricas

Parâmetro Símbolo Mínimo Típico Máximo Unidade

Tensão da fonte da entrada analógica VF 7.5 - 30 V

Resistência da fonte (*1) RF - 250

02,0

5.7FV

ohm

Tensão de isolação VISO 7.5kVp

5.3kVrms

- - -

Resolução

- 410

Max

e (*2)

-

41016

Max

e16

- mA

Notas: (*1) A resistência do cabo deve ser considerada em RF.

(*2) Max=Carga máxima da balança (kg) (ver item Erro! Fonte de referência não encontrada.). (*2) e=Valor da divisão de verificação (kg) (ver item Erro! Fonte de

referência não encontrada.).

Tabela 21 – Características Elétricas da Interface 4-20mA


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Resolvendo Problemas

Mensagens de erro e sintomas de mau funcionamento ajudam a resolver

problemas.

Erro 0

Descrição do erro: Peso maior que 10% da

Carga Máxima na inicialização.

A plataforma pode se encontrar carregada na inicialização. Retirar o peso

sobre a plataforma.

Caso a plataforma esteja vazia, o zero da balança pode ter sido calibrado sem o receptor de peso. Recalibrar com o receptor de peso.

Avaria na célula de carga por sobrecarga (excesso de peso ou impacto).

Procurar assistência técnica.

Erro 1

Descrição do erro: Foi prevista uma sobrecarga (Erro 5) do conversor analógico digital antes da

chegada na carga máxima. Falha grave, este erro só é acusado quando se salvam os dados de calibração.

Checar se a célula de carga não está sub-dimensionada para a carga máxima

que se quer pesar. Caso esteja adequadamente dimensionada, basta escolher um ganho menor (item Erro! Fonte de referência não encontrada.-Erro! Fonte de

referência não encontrada.) e recalibrar o Zero e o SPAM. Verificar a fiação da célula de carga. Procurar por fiação trocada, mau contato

nos conectores ou cabo rompido.

A célula de carga pode estar danificada. Usando um multímetro, medir o sinal da célula de carga (tensão entre SINAL+ e SINAL- da Erro! Fonte de referência não

encontrada.), que deve estar dentro dos limites mínimo e máximo estabelecidos na Tabela – Limites mínimo e máximo do sinal da célula de carga.

Erro 2

Descrição do erro: Foi previsto que não há folga de 10% para o zero inicial. Pode haver problema

de sobrecarga do conversor analógico digital (Erro 5) caso se inicialize a balança com a plataforma

carregada. Este erro só é acusado quando se salvam os dados de calibração.

Checar se a célula de carga não está sub-dimensionada para a carga máxima

que se quer pesar + 10% de reserva para o zero inicial (balança partindo com carga sobre a plataforma). Caso esteja adequadamente dimensionada, basta escolher um


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ganho menor (item Erro! Fonte de referência não encontrada.-Erro! Fonte de

referência não encontrada.) e recalibrar o Zero e o SPAM. Mesmos cuidados do Erro 1. Deve-se desconsiderar este erro em aplicações

que não checam o zero inicial (uso para pesagem de tanques, silos) e em aplicações

que vão partir sempre com a plataforma descarregada.

Erro 3

Descrição do erro: Falha na gravação de dados na memória retentiva (Flash). Pode aparecer sempre que se salva um dado.

Os dados não foram gravados corretamente. Proceder novamente a gravação

de dados. Procurar assistência técnica caso o erro persista.

Erro 4

Descrição do erro: Sentido invertido na célula

de carga. Este erro só é acusado quando se salvam os dados de calibração.

Verificar a fiação da célula de carga.

Erro 5

Descrição do erro: Sobrecarga no conversor

analógico digital. Este erro só aparece durante a operação da balança.

Verificar a fiação da célula de carga. Procurar por fiação trocada, mau contato

nos conectores ou cabo rompido. A célula de carga pode estar danificada. Usando um multímetro, medir o sinal

da célula de carga (tensão entre SINAL+ e SINAL- da Erro! Fonte de referência não encontrada.), que deve estar dentro dos limites mínimo e máximo estabelecidos na Tabela – Limites mínimo e máximo do sinal da célula de carga.

Caso não haja problemas na célula de carga, recalibrar usando um ganho menor (item Erro! Fonte de referência não encontrada.).

Erro 6

Descrição do erro: Entrada incorreta de dados.

Verificar a faixa de valores permissíveis.


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Erro 7

Descrição do erro: Bateria do relógio fraca. Este problema só acontece quando se checa o relógio pela primeira vez após a inicialização.

Checar se o jumper J51 da CPU está

colocado.

Se o jumper estiver colocado, medir a tensão na bateria BAT51 da CPU com a balança

desligada. Trocar por uma equivalente (bateria de lítio CR2032 com terminais de fixação) caso a tensão esteja abaixo de 2.0V.

Erro 8

Descrição do erro: Tensão de operação

insuficiente para oferecer leituras de peso confiáveis.

Recarregar a bateria.

Bateria Fraca

Descrição do erro: Quando a bateria está fraca, esta mensagem de erro é mostrada a cada 2 minutos.


Sobrecarga

Descrição do erro: Peso além de 5 divisões da

Carga Máxima.

Verificar condição de sobrecarga. A célula de carga pode ser danificada.


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Subcarga

Descrição do erro: Peso igual ou menor que -10% da Carga Máxima.

Verificar a fiação da célula de carga.

Sem Comando de Teclado

Sintoma: Teclado não funciona.

Verificar se os contatos da fita impressa

coincidem com os contatos do conector CN4 e está alinhada com o pino 1.

Verificar se não há rompimento de trilha na fita impressa.

Display Piscando

Se o display pisca após um comando de teclado (tara e impressão), há um

comando pendente (aguardando a estabilização da plataforma ou a carga mínima para tarar ou imprimir).

O display pisca durante a inicialização da balança. Caso permaneça piscando por muito tempo a balança não está conseguindo estabilizar o peso. Checar oscilações sobre a plataforma.

Display com Alguns Segmentos Levemente Acesos

Sintoma: Dígitos ou LED's de status ficam

piscando ou levemente acesos.

Acertar o brilho do display (tela CAL, antes de pressionar Z, item 0). Se o ajuste de brilho não funciona, houve tensão de alimentação excessiva e é

possível que Q81 esteja queimado. Procurar assistência técnica.

O Display Pára em 00000

Sintoma: Display congela em 00000 durante a

inicialização e fica piscando.

Defeito no conversor analógico digital. Procurar a assistência técnica.


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A Balança Não Consegue Iniciar

Sintoma: a mensagem inicial pode acender com brilho total mas desliga imediatamente ou acende e desliga antes de terminar a inicialização.

Se acende com brilho total, a tensão de alimentação é excessiva. Checar trilhas rompidas em TP1 da fonte de alimentação. Possíveis avarias

em Q81 da CPU podem ocorrer por excesso de tensão. Procurar assistência técnica.

Se acende normalmente mas não consegue terminar a inicialização, a tensão de alimentação é insuficiente. Checar tensão da bateria e recarregar

se necessário.

A Balança Desliga Após Término da Contagem

Sintoma: A balança desliga após o 00000 da

inicialização.


O Peso Não Pára

Sintoma: O peso fica instável. A plataforma pode estar vibrando. Diminuir o número de leituras por segundo

ou aumentar a filtragem digital. O ganho pode estar insuficiente. Aumentar o ganho.


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TABELA DE

PLOTAGENS

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