ADILSON FREITAS, CLCIO CARVALHO, DANIEL NASCIMENTO, DANIEL TEODORO, THIAGO PERES,JOS QUEIROS.

AUTOMATIZAO DO FUSO DE SEGURANA DO PROCESSO DE RESFRIAMENTO DOS VIDROS

SANTO ANDR2012

ADILSON FREITAS, CLCIO CARVALHO, DANIEL NASCIMENTO, DANIEL TEODORO, THIAGO PERES, JOS QUEIROS.

AUTOMATIZAO DO FUSO DE SEGURANA DO PROCESSO DE RESFRIAMENTO DOS VIDROS

Trabalho de Concluso de Curso apresentado ao Curso de Engenharia de Processo de Produo, do Centro Universitrio Anhanguera de Santo Andr como requisito para obteno do ttulo de Graduao.

Orientador: Valmir Meirelles

SANTO ANDR2012

ADILSON FREITAS, CLCIO CARVALHO, DANIEL NASCIMENTO, DANIEL TEODORO, THIAGO PERES, JOS QUEIROS.

AUTOMATIZAO DO FUSO DE SEGURANA DO PROCESSO DE RESFRIAMENTO DOS VIDROS

Trabalho de Concluso de Curso apresentado ao Curso de Engenharia de Processo de Produo, do Centro Universitrio Anhanguera de Santo Andr como requisito para obteno do ttulo de Graduao.

Aprovada em: (__/__/____)

Prof. : Valmir Meirelles(Orientador)

Prof.: Gervsio(Co-Orientador)

SANTO ANDR2012

DEDICATRIA

A Deus, meu Pai Eterno, meus familiares e amigos presentes...

I

AGRADECIMENTO

Prestamos nossos sinceros agradecimentos a Deus, pelas ddivas concedidas a todos ns durante o curso. As nossas famlias e amigos pelo apoio e incentivo incondicional.A Universidade e professores pela oportunidade, orientao e confiana.II

RESUMO

O tema abordado se refere otimizao do processo de tempera do vidro aplicado rea automotiva atravs do acionamento automtico do fuso, elevando assim, de modo bastante sincronizado o processo de resfriamento do vidro. Isto , garantiremos vantajosamente o menor tempo de setup da mquina, alm de beneficiar os operadores de acometerem complicaes fsicas por esforos repetitivos e exposio a um ambiente totalmente insalubre. Visto que a partir da implementao da proposta, a empresa beneficiadora no ter problemas com o afastamento de funcionrios por LER, por exemplo, e at mesmo sendo acionada judicialmente.Este projeto visa um ganho considervel financeiramente, pois substituir um processo manual por um processo automtico vivel onde custo e beneficio referente a esta proposta j est detalhadamente calculado.

Palavra-chave: Tempera, automatizao, otimizao de processo, produtividade e segurana

III

ABSTRACT

The topic addressed optimazation refers to the process of tempering glass. Applied to the automotive field through the automatic activation of the spindle, thereby raising, quite synchronized the cooling process of glass.That is, we will ensure the lower advantageously setup time of the machine, benefitting operators they involve physical complications and repetitive exposure to an unhealthy environment. When starting the implementation of the proposal, the company ll have a benefit from this.

This project aims the cost considerable financial, since it would replace a manual process to an automated process where this will be able cost benefit regarding this proposal is already calculated in detail.

Keywords: Tempering, automation, process optimization, productivity and safety.IV

LISTA DE ILUSTRAES

Figura 1 - Fluxo de processo de fabricao do vidro temperado...................................10Figura 2 - Mquina BT..........................................................................................................11Figura 3 - Operador rosqueando manualmente o fuso....................................................12Figura 4 Mecanismo de elevao....................................................................................14Figura 5 - Equao produtividade.......................................................................................16

V

SUMRIO

Dedicatria....................................................................................................................I

Agradecimento.............................................................................................................II

Resumo.......................................................................................................................III

Abstract.......................................................................................................................IV

Lista de Ilustrao.......................................................................................................VI

Introduo...................................................................................................................01Cap I-O Vidro Temperado..........................................................................................02Cap II-Fluxo de Processo de Produo......................................................................04Cap III-Processo de Tempera....................................................................................05Cap IV-NR 12.............................................................................................................07Cap V-Projeto.............................................................................................................08Cap VI-Componentes.................................................................................................09Cap VII-Custo x Beneficio..........................................................................................10Concluso...................................................................................................................11Referncias................................................................................................................12

VI

INTRODUO

O Processo de resfriamento de fundamental importncia para o processo de fabricao de chapas de vidro e pontualmente o terceiro processo mais crtico de todos os passos para obteno da pea de vidro. esperado que houvesse oResfriamento de igual modo por toda a extenso da placa de vidro sob condies muito controladas, de 6OOCa 100C, cujo termo usado propriamente chamado de tmpera. A Empresa Saint-Gobain lder mundial no mercado e possui dentre os seis processos para a fabricao dos vidros; o processo de tmpera cujo maquinrio usado para o resfriamento tem um sistema hidrulico que acionado de uma cabine climatizada o eleva para ficar com a mesma altura da sada da mquina BT. Com a diferena de altura nas sadas das mquinas, necessrio elevar ou baixar o sistema de resfriamento a cada setup da mquina BT e como segurana mecnica utilizado dois fusos de rosca trapezoidal para nivelar, bem como calar o sistema de resfriamento na posio elevada que rosqueado manualmente por dois operadores um em cada lado do resfriamento. Detectamos que de suma importncia automatizar este acionamento manual com o objetivo de reduo no custo de operao do produto acabado bem como a melhoria nas condies de trabalho dos operadores envolvidos nesta tarefa.

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Capitulo I

O Vidro Temperado

O processo de tmpera confere ao vidro impresso resistncia a impactos frontais at cinco vezes maior que a do vidro recozido in natura. Alm disso, o vidro impresso temperado, em caso de quebra, fragmenta-se em pequenos pedaos, diminuindo o risco de ferimentos, por isto considerado um vidro de segurana, indicado para diversas aplicaes como boxes, portas, divisrias, portas de armrios entre outras. Neste processo, o vidro temperado obtido a partir de seu aquecimento a temperaturas de at 650, sendo logo depois resfriado rapidamente, de maneira uniforme e controlada.

O vidro temperado o vidro que passou por tratamento trmico ou qumico para modificar suas caractersticas, como a dureza e resistncia mecnica. A tmpera refere-se a um resfriamento brusco. Na qumica de polmeros e na cincia dos materiais, o processo de tmpera usado para evitar processos que se do em temperaturas mais baixas, tais como transformaes de fase, disponibilizando apenas uma pequena janela de tempo em que a reao termodinamicamente favorvel e cineticamente acessvel. Por exemplo, pode reduzir a cristalinidade e por consequncia aumentar a rigidez de ligas e plsticos (produzidos atravs de polimerizao).

A tmpera tem como objetivo a obteno de uma microestrutura que proporcione propriedades de dureza e resistncia mecnicaelevada. A pea a ser temperada aquecida temperatura de austenitizao e em seguida submetida a um resfriamento brusco, ocorrendo aumento de dureza. Durante o resfriamento, a queda de temperatura promove transformaes estruturais que acarretam o surgimento de tenses residuais internas. Sempre aps a tmpera, temos que realizar o revenimento, para a transformao da martensita em martensita revenida

Suas caractersticas torna-o menos susceptvel a causar ferimentos graves ao se estilhaar mostrando grande utilidade quando a segurana uma questo a ser considerada. Atualmente ele utilizado nas janelas laterais e traseiras dos automveis alm da maioria dos utenslios de cozinha como panelas ("Pyrex"), pratos e alguns copos tambm so feitos com vidro temperado. Por sua grande resistncia e baixa probabilidade de ferimentos ele utilizado nas maiorias das aplicaes em que possa ocorrer sua quebra por manuseio ou contato humano.02

O processo de fabricao do vidro temperado consiste no aquecimento da matria-prima (cristal ou vidro impresso) submetido a um tratamento trmico de tmpera temperatura de 650/700C, recebendo logo aps, choque trmico provocado por jatos de ar. Esta brusca mudana de temperatura gera uma compresso das faces externas e expanso na parte interna, adquirindo neste processo caractersticas de resistncia muito maior do que as do vidro comum.

O processo trmico de temperatura melhora consideravelmente as propriedades do produto, conferindo ao vidro temperado uma resistncia muito maior que a do vidro comum. A finalidade da tmpera estabelecer tenses elevadas de compresso nas zonas superficiais do vidro, e correspondentes altas tenses de trao no centro do mesmo.

Experincias levadas a efeito com uma chapa de temperado liso de 6mm de espessura, demonstram que suporta o impacto de uma esfera de ao de 1 kg deixada cair livremente da altura de 2,00 m; Em idnticas condies um vidro comum de vidraaria (recozido) quebrou-se numa altura de 0,30 m

O vidro temperado feito a partir do aquecimento controlado do vidro comum (no temperado) tendo chances de poder quebrar durante o processo. Rolando as lminas de vidro comum atravs de um forno onde ele aquecido temperatura de moldagem (aproximadamente 600C) e ento resfriado controladamente.

O processo qumico alternativo tmpera trmica o de troca de ons onde uma lmina de vidro com pelo menos 100m imersa numa tanque de nitrato de potssio derretido. O processo fora os ons do nitrato de potssio aos xidos de sdio do vidro. A tmpera qumica resulta num vidro de extrema rigidez mecnica ao preo de uma rigidez trmica menor quando comparado ao vidro temperado comum, sendo utilizado quando necessria a tmpera de vidros moldados em formas complexas.

O vidro temperado no pode ser cortado ou partido. Os orifcios para hastes ou parafusos e at mesmo o polimento das arestas ou lapidao de suas bordas deve ser feito antes da tmpera, pois qualquer dano feito em sua superfcie pode resultar no estilhaamento completo da pea. Apesar de sua maior dureza e rigidez, ele menos flexvel que o vidro comum ou o vidro laminado. A tenso concentrada em pontos de apoio ou suporte pode significar um risco real de estilhaamento.

03

Capitulo II

Fluxo de Processo de Produo

O Vidro entregue por meio de caminhes especficos chamados de flot, ento, esse vidro encaminhado ao processo de corte. 1- Este vidro cortado por uma ponta de diamante nas dimenses solicitadas e depois so rompidas automaticamente ou manualmente. 2- Posteriormente, o vidro levado etapa de usinagem onde recebe um tratamento mecnico ou manual a frio destinado a melhorar a funcionalidade do vidro, a salientar o seu aspecto esttico ou ainda personaliza-lo. Existem diversos tipos de usinagem: lapidao, modelagem, furao. 3- Os vidros passam por um equipamento, no qual so cuidadosamente lavadas com a ajuda de escovas, de lixivia e de solventes especiais. Estes so rapidamente secos para evitar qualquer impureza. 4- O vidro conduzido para um forno onde aquecido a uma temperatura de at 650C e, destinado a mquina BT para dar forma de curva. 5- Ao sair mquina, o vidro logo submetido a um rpido resfriamento por ar soprado em segundos e a sua temperatura desce aos 300C. Este choque brutal vai comprimir as faces exteriores do vidro e assim aumentar a sua resistncia mecnica. 6- E, por fim feito o armazenamento e o transporte dos vidros de acordo com a norma NBR 7199.

Figura 1- Fluxo de processo de fabricao do vidro temperado

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Capitulo III

Processo de Tmpera

O Resfriamento provocado pelo ar impulsionado dentro da cmara onde as chapas de vidro com a temperatura altamente elevadas, vo gradativamente diminuindo durante a extenso da mquina.

Este resfriamento tem um sistema hidrulico que acionado de dentro de uma cabine climatizada que o eleva para ficar com a mesma altura da sada da mquina BT que estiver sendo utilizado no momento da tempera do vidro.

Figura 2 - Mquina BT

Com as diferentes alturas nas sadas das mquinas necessrio elevar ou abaixar o sistema de resfriamento a cada setup da mquina BT, como segurana mecnica utilizado dois fusos de rosca trapezoidal para calar o resfriamento na posio elevada que rosqueado manualmente por dois operadores por um tempo total de 3 minutos, um em cada lado do resfriamento em um ambiente um tanto vulnervel devido temperatura de 70C e um nvel de rudo que chega a aproximadamente 90 decibis. Portanto, os operadores esto sujeitos em um ambiente insalubre para realizar o nivelamento da mquina de resfriamento.05

O tempo de rosqueamento do fuso de 3 minutos em media para cada set-up da mquina BT,so realizados 3 set-up por turno em 3 turnos de trabalho com dois operadores para cada fuso.

Equao:3 minutos x 2 operadores= 6 minutos 6 minutos x 3 set-up = 18 minutos 18 minutos x 3 turnos =54 minutos 54 minutos x 26 dias = 1404 minutos ou 23h40 min

Alm de perder um dia no ms com um servio que no agrega valor no produto, a operao de rosquear o fuso de segurana pode ocasionar doenas do trabalho como LER, sindrome do tunel de carpo,o ambiente do setor de resfriamento saturado de partculas de poeira em suspenso que causam a silicose doena nos pulmes. A exposio ao calor do ambiente local e rudo intenso intensificam a insalubridade do local. Em resumo, esta mquina assim como o ambiente no atendem a NR 12 sancionada 17/10/10.

Figura 3 - Operador rosqueando manualmente o fuso

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Capitulo IV

NR12

A Norma regulamentadora NR12 define referncias tcnicas, princpios fundamentais e medidas de proteo para garantir a sade e a integridade fsica dos trabalhadores e estabelece requisitos mnimos para a preveno de acidentes e doenas do trabalho nas fases de projeto e de utilizao de mquinas e equipamentos de todos os tipos, e ainda sua fabricao, importao, comercializao, exposio e cesso a qualquer ttulo, em todas as atividades econmicas, sem prejuzo da observncia do disposto nas demais Normas Regulamentadoras NR aprovadas pela Portaria n 3.214, de 8 de junho de 1978, nas normas tcnicas oficiais e, na ausncia ou omisso destas, nas normas internacionais aplicveis.Entende-se como fase de utilizao a construo, transporte, montagem, instalao, ajuste, operao,limpeza,manuteno, inspeo, desativao e desmonte da mquina ou equipamento.As disposies desta Norma referem-se a mquinas e equipamentos novos e usados, exceto nos itens em quehouver meno especfica quanto sua aplicabilidade.O empregador deve adotar medidas de proteo para o trabalho em mquinas e equipamentos, capazes de garantira sade e a integridade fsica dos trabalhadores, e medidas apropriadas sempre que houver pessoas com deficincias envolvidas direta ou indiretamente no trabalhoSo consideradas medidas de proteo, a ser adotadas nessa ordem de prioridade coletiva, administrativas, de organizao do trabalho e proteo individual.A concepo de mquinas deve atender ao princpio da falha segura.

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Capitulo V

Projeto

Com o intuito de buscar melhoria nas condies de trabalho, do processo e aumento da produtividade, bem como o cumprimento desta norma NR 12, ns desenvolvemos um mecanismo automatizado que faz uso de alguns componentes para construo deste. O acionamento do referido sistema ser dentro de uma cabine climatizada, evitando assim a necessidade de expor o operador em condies extremas e insalubres.

Importante ressaltar que pode haver insatisfao dos operadores em realizar a atividade por ser um tanto repetitiva que exige esforo significativo e danos a sua sade. Tambm, os operadores esto sujeitos a acidente de trabalho nesta operao e, se isto ocorrer, alm do afastamento dos operadores, havero custos significativos por aes trabalhista e honorrios advocatcios.

Figura 4 Mecanismo de elevao

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Capitulo VI

Componentes

O Mecanismo automatizado do sistema de travamento ou sistema de elevao do resfriamento do forno BT ser composto por alguns elementos de mquinas inteiramente projetados para suspender com segurana e eficincia toda a linha por onde o vidro transportado atravs do processo de tempera. So eles:

1 Mancal em ao 1045 com base flangeada;2 Rolamentos rgido de esfera SKF 6014 2rs;

1 Bucha de bronze com rosca trapezoidal interna dimetro de 60 passo 9 e cabea com engrenagem cnica de dentes retos em uma das extremidades conforme desenho 019 05 12;1 Engrenagem cnica de dentes retos Z=30, Modulo=3, Dimetro Primitivo=90 Ao 8640com furo de 25 mm e chaveta de 8 mm;1 Engrenagem cnica de dentes retos Z=45 Modulo=3 Dimetro Primitivo=135 Ao 8640;

1 Haste anti-giro de ao 1045 tratado e revenido dimetro 20 mm e comprimento 1200 mm;2 Motoredutores SEWRPM 1680 V220/380 A 3,8/2,2 NA 142 KW 0,75 (Tipo:R40 DZ 80 N4);1 Base de fixao do motoredutor;2 Inversores de frequncia;Cabos para instalao;1 Comando de acionamento (chave seletora) e1 Boto de emergncia.

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Capitulo VII

Custo x Beneficio

A Relao custo x beneficio associado com este projeto, objetivando o ganho de produtividade, condio melhor de trabalho e processo, tambm se apresenta de maneira clara os valores presentes logo abaixo. Vale ressaltar que outras vantagens se agregam com este trabalho, mas no puderam ser mensurvel de imediato.

Equao

Figura 5 - Equao produtividade

Baseado nos valores encontrados com a medio do tempo economizado com a obteno do mecanismo automatizado, no fim deste estudo chegaremos concluso que estaremos dispondo de quase 78.000,00 reais de retorno anual para a empresa. O Investimento pago no primeiro ms da instalao do dispositivo.

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Concluso

Este resfriamento ou processo de tempera tem um sistema hidrulico que acionado de dentro de uma cabine climatizada que o eleva para ficar com a mesma altura da sada da maquina BT. Com as diferentes alturas nas sadas das mquinas e necessrio elevar ou abaixar o sistema de resfriamento a cada set-up da maquina BT, como segurana mecnica e utilizado doisfusos de rosca trapezoidal para calar o resfriamento na posio elevada que e rosqueado manualmente por dois operadores um em cada lado do resfriamento.A exposio ao calor de 90 C e ruido intenso de 90 decibis intensificam a insalubridade do local que nescessita de um projeto de melhoria quanto no ambito segurana e ergonomia,e reduo de custos.Estudando estas condies foi estabelecido a automatizao desta operao com a utilizao de motoredutores, inversores de frequencia, bucha de bronze, rolamentos.O acionamento do fuso ser feito de dentro de uma sala climatizada sem a nescessidade da exposio do operador a condies extremas.

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Referncias

http://br.saint-gobain-glass.com/fabricacao.asp

http://pt.wikipedia.org/wiki/Vidro_temperado12