Relatório Final de Estágio Engenharia Mecânica Projeto de Transportadores Mecânicos

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1 Universidade Tecnológica Federal do Paraná Departamento Acadêmico de Mecânica Coordenação de Estágio Relatório Final de Estágio Engenharia Mecânica Projeto de Transportadores Mecânicos Banca: Prof. Dr. Eng. Laercio Javarez Junior Prof. Dr. Eng. Davi Fusão Prof. Dr. Eng. Felipe Barreto Campelo Cruz Realizado por: CASSIO EDUARDO NADAL FERREIRA Ponta Grossa, 26 de fevereiro de 2014

2 Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná Campus Ponta Grossa Coordenação de Engenharia Mecânica e de Engenharia de Produção Mecânica TERMO DE APROVAÇÃO do ESTÁGIO CURRICULAR OBRIGATÓRIO por Cássio Eduardo Nadal Ferreira A Defesa Final desse Estágio Curricular Obrigatório foi realizada em 04 de fevereiro de 2014 como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Mecânica. O candidato foi arguido pela Banca Examinadora composta pelos professores abaixo assinados. Após deliberação, a Banca Examinadora considerou o estágio aprovado. Prof. Dr. Laércio Javarez Junior Prof. Orientador Prof. Dr. Eng. Davi Fusão Membro Titular Prof. Dr. Eng. Felipe Barreto Campelo Cruz Coordenador de Estágios dos Cursos de Engenharia Mecânica e de Engenharia de Produção Mecânica UTFPR/Campus Ponta Grossa Prof. Dr. Thiago Antonini Alves Coordenador dos Cursos de Engenharia Mecânica e de Engenharia de Produção Mecânica UTFPR/Campus Ponta Grossa - O Termo de Aprovação assinado encontra-se na Coordenação do Curso -

3 Lista de Figuras Figura 1 - Porta Pallets...5 Figura 2 - Auto Portante...5 Figura 3 - Drive-in/ Through...6 Figura 4 - Armazenagem Dinâmica...6 Figura 5 - Push Back...7 Figura 6 - Flow Rack...7 Figura 7 - Transportadores...8 Figura 8 - Mezanino...8 Figura 9 - Transportador motorizado em teste...10 Figura 10 - Rampa em lona do transportador motorizado...10 Figura 11 - Planilha de resultados...13

4 Sumário 1. Identificação Responsabilidade pelas Informações Responsabilidades do Aluno Responsabilidades do Supervisor Introdução Descrição da Empresa Produtos Águia Sistemas Descrição das Atividades Desenvolvidas no Estágio Dificuldades Encontradas Áreas de Identificação com o Curso Resultados Conclusão Referências Bibliográficas...16

5 1 1. Identificação Aluno: Cassio Eduardo Nadal Ferreira Curso: Engenharia Mecânica Período: 10º Endereço: Rua Marechal Deodoro, 832, ap.21, Centro, Ponta Grossa-PR Telefone: (42) / (42) Professor Orientador: Laércio Javarez Junior Formação: Engenheiro Mecânico Telefone: (42) Supervisor de Estágio: Paulo Rogério Zanatta Moreira Formação: Administrador de empresas Cargo: Gerente técnico Telefone: (42) Empresa: AGUIA SISTEMAS DE ARMAZENAGEM S/A Endereço: Av. Senador Flávio Carvalho Guimarães, 3505, Boa vista, Ponta Grossa-PR Telefone: (42) Início do estágio: 10/09/2013 Término do estágio: 10/01/2014 Carga horária semanal do estágio: 30 horas Carga horário total do estágio: 480 horas Atividades realizadas: Análise de viabilidade; Análise crítica de projetos; Verificação do produto; Validação do projeto; Elaboração de layout; Desenvolvimento de novos produtos; Dimensionamento de correias; Cálculo de potência requerida pelos motores.

6 2 2. Responsabilidade pelas Informações 2.1 Responsabilidades do aluno Eu, Cassio Eduardo Nadal Ferreira, portador do CPF , estudante de Engenharia Mecânica na UTFPR campus Ponta Grossa, através deste termo de compromisso, assumo a responsabilidade pela veracidade das informações contidas nesse relatório, referente ao período de estágio obrigatório na empresa AGUIA SISTEMAS DE ARMAZENAGEM S/A, realizado entre 10 de setembro de 2013 e 10 de janeiro de Data: / / Responsabilidade do supervisor Eu, Paulo Rogério Zanatta Moreira, portador do CPF , supervisor de estágio na UCE, asseguro a veracidade das informações e autorizo a divulgação para fins acadêmicos na UTFPR campus Ponta Grossa. Informações referentes ao período de estágio obrigatório de Cassio Eduardo Nadal Ferreira, portador do CPF , na empresa AGUIA SISTEMAS DE ARMAZENAGEM S/A, realizado entre 10 de setembro de 2013 e 10 de janeiro de Data: / /..

7 3 3. Introdução Neste relatório, será abordado sobre o estágio realizado dentro do setor de automação de transportadores motorizados, na Águia Sistemas de Armazenagem S/A, com a apresentação das atividades desenvolvidas durante o período de estágio e a sua correlação com o curso de Engenharia Mecânica. O estágio acadêmico tem uma elevada importância na formação do profissional de engenharia. É necessário que todos os conceitos e teorias, apresentadas durante o curso, sejam utilizados na prática, para que o futuro profissional tenha a competência de utiliza-las futuramente na profissão. Nesse caso o estágio foi realizado na área de projetos mecânicos de transportadores motorizados. O projeto mecânico do transportador consiste na elaboração do layout do transportador, suas vistas laterais detalhadas, na escolha e análise de componentes mecânicos do transportador, no dimensionamento da correia e no cálculo da potência dos motores a serem utilizados. Através do estudo de custo dos componentes utilizados nos transportadores, era possível entender e analisar a viabilidade da escolha de um determinado componente ao invés de outro. Durante o período de estágio foram realizados testes no laboratório de montagem dos transportadores. Neles foi possível observar, com maior precisão, como funcionam os diversos componentes presentes nos projetos. As dificuldades encontradas pelos montadores foram importantes na melhoria dos projetos, buscando eliminar possíveis erros e falhas de projetos anteriores. O relatório apresenta uma descrição do histórico da empresa e uma breve descrição dos produtos, projetados e construídos pela empresa. Em seguida, serão detalhadas todas as atividades desenvolvidas durante o estágio e as dificuldades encontradas para a realização delas. Por fim, serão identificadas todas as disciplinas do curso de Engenharia Mecânica que foram úteis durante o período de estágio e os resultados obtidos das atividades realizadas.

8 4 4. Descrição da Empresa A Águia Sistemas de Armazenagem S/A é uma indústria metalúrgica, de médio porte, que se dedica a projetar e produzir soluções no segmento de logística, fornecendo uma variedade de produtos que complementam toda a infraestrutura logística de armazenagem e transporte de materiais para o cliente. Fundada em 1973, a Águia Sistemas tem aproximadamente mil funcionários e tem como política de qualidade Projetar, fabricar e instalar com eficácia, qualidade, produtividade, competitividade, e lucratividade, soluções customizadas em movimentação e armazenagem de materiais, atendendo as necessidades e interesses dos clientes, colaboradores e meio ambiente, melhorando e inovando continuamente. (Disponível em < Situada em Ponta Grossa, Paraná, a Águia Sistemas faz parte da Águia Participações que engloba outras três empresas: Águia Florestal, Águia Química, Smart Sistemas Construtivos. A Águia Florestal atua no reflorestamento e fabricação de painéis de madeira. A Águia Química atua na fabricação de resina para indústria de tintas, selantes e adesivos. Já a Smart Sistemas Construtivos trabalha na construção civil no sistema Light Steel Framing, no qual a alvenaria é substituída por estruturas em aço. 4.1 Produtos Águia Sistemas A Águia Sistemas fabrica produtos que tem a finalidade de armazenar e movimentar materiais, sendo que grande parte produzidos dentro da própria empresa, e uma minoria (ex: parafusos, correias, rollerdrivers, etc) são adquiridos de fornecedores externos. Os produtos fabricados pela Águia Sistemas estão relacionados e descritos a seguir. - Porta Pallets: Destinado à armazenagem de Pallets, permite a verticalização do espaço de forma simples e seletiva, possibilitando o acesso rápido a toda carga armazenada através do uso de empilhadeiras.

9 5 Figura 1 Porta Pallets. - Auto Portante/ Corredores Estreitos: Combinando alta seletividade e densidade, a operação deste sistema é feita por empilhadeiras trilaterais e selecionadoras de pedidos. Em grandes alturas são utilizados transelevadores controlados por softwares que destinam os pallets a endereços aleatórios, gerenciando o fluxo de movimentações e permitindo maior velocidade nas operações de carga e descarga. Figura 2 Auto Portante. - Drive-in/Through: Destinado à armazenagem de grandes volumes e pouca variedade de itens, possibilita um bom aproveitamento da área maximizando o volume armazenado pela redução do número de corredores.

10 6 Figura 3 Drive in. - Armazenagem Dinâmica: Sistema para estocagem de cargas com grande rotatividade e necessidade de controle do prazo de validade. Os pallets são colocados em uma extremidade da estrutura e deslizam sobre os roletes até a outra pela ação da gravidade, sendo que a aceleração dos pallets é controlada por reguladores de velocidade. Figura 4 Armazenagem Dinâmica. - Push Back: Possibilita uma boa seletividade na armazenagem de alta densidade, sua configuração dividida em tuneis permite o acesso direto a cada túnel facilitando a rotatividade.

11 7 Figura 5 Push Back. - Flow Rack: Sistema indicado para pequenos volumes e grande rotatividade onde se faz necessário a conferencia para a separação dos materiais. A posição inclinada das roldanas facilita o deslizamento das caixas, sua reposição e o apanhe dos materiais. Figura 6 Flow Rack. - Transportadores: São sistemas de movimentação de cargas que podem ser manuais, gravitacionais ou motorizados. Está direcionado ao transporte de produtos durante a seleção de um pedido e seu envio até a expedição.

12 8 Figura 7 Transportador. - Mezanino: Utilizado para armazenagem de materiais ou para áreas de trabalho, dimensionado de acordo com a sobrecarga prevista. Figura 8 Mezanino. -Container tubular: Possibilita armazenar, agrupar, transportar, distribuir, e expor mercadorias. -Container armado: Desenvolvido para atender as mais diversas modalidades de armazenagem e movimentação, é leve e possui ótima estabilidade. Pode ser auto empilhador ou armazenado em porta pallets.

13 9 5. Descrição das Atividades Desenvolvidas no Estágio O estágio ocorreu dentro do setor de automação dos transportadores motorizados. As atividades previamente propostas como objetivos do estágio foram: Análise de viabilidade do projeto, Análise crítica do projeto, Elaboração de layout, Verificação do produto, Validação do projeto e desenvolvimento de novos produtos. A parte mecânica dos projetos dos transportadores consiste primeiramente na idealização da lógica do transportador juntamente com as necessidades do cliente. Com a lógica definida o próximo passo é a elaboração do layout do transportador, prevendo a necessidade de rampas (motorizadas ou não) com sua respectiva angulação, curvas, passo entre os rolos, altura do transportador e a necessidade de componentes especiais, tais como: Pusher, Desviador Bell-Transfer e Pop-up. Para a elaboração dos desenhos foi utilizado como apoio o software AutoCad. A elaboração do layout de transportadores motorizados é usada para o projeto comercial, ou seja, após a conclusão do layout o orçamento é realizado e passado ao cliente para aprovação. Previamente ao projeto do transportador, deve ser realizado o projeto das estruturas de armazenamento da Águia, tais como, Mezaninos, Flow Racks, Porta Palletsl, etc. Contudo muitas vezes se fez necessário a alteração das estruturas previamente projetadas devido à interferência do transportador no projeto. A readequação do vigamento dos mezaninos foi muitas vezes necessária. Em outros casos, foi necessário prever um mezanino para o apoio do transportador em alturas muito elevadas. Isto devido ao fato de que os cavaletes de sustentação dos transportadores atingem no máximo 3900 mm, tornando uma análise crítica do projeto mais complexa. Em alguns projetos foi necessário projetar passarelas cobertas para o transportador, pois a necessidade do cliente era que o transportador atravessasse de um galpão para o outro. Nessas passarelas foram utilizados os mesmos perfis e vigas dos mezaninos, porém com uma telha como cobertura. A realização da análise crítica do projeto, considerando as limitações e as necessidades do cliente paralelamente as limitações do produto e de serviços oferecidos pela empresa esteve presente em todo projeto realizado. A análise de viabilidade do projeto, buscando satisfazer o cliente com um produto que atenda suas necessidades e ao mesmo tempo seja viável financeiramente frente à concorrência também foi constantemente considerada, com o auxilio do setor de orçamentos fornecendo alguns parâmetros para visualizar o produto de uma maneira mais ampla, ponderando seus custos e a vantagem de cada solução escolhida.

14 10 Verificação do produto em seu laboratório de testes, analisando o funcionamento da parte mecânica juntamente com a automação dos transportadores. Visualizar seu funcionamento com maior propriedade, verificando possíveis problemas, dificuldades na montagem e no funcionamento do produto, levando isso de aprendizado para o momento de idealizar um novo projeto, buscando minimizar os erros e problemas possíveis. As figuras 9 e 10 mostram o transportador na sua fase de testes. Figura 9 Transportador motorizado em teste. Figura 10 Rampa em lona do transportador motorizado. Foi realizada uma planilha para o calculo de potencia dos motores e dimensionamento de correias a serem utilizados nos transportadores com o intuito de melhorar o processo de

15 11 calculo e aperfeiçoar os resultados para diminuir perdas, e conseqüentemente evitar escolhas de motores que fornecem uma potência muito acima da requerida. Antes da elaboração da planilha os projetos eram realizados com motores padrão sem a realização de um cálculo mais profundo. Para a realização do cálculo é necessário informar a largura do transportador, o comprimento da pista a ser motorizada, a diferença de altura entre o início e o fim da pista, o passo entre os rolos, as dimensões das caixas a serem transportados, o peso das caixas e o fluxo de caixa por hora. Com esses dados o programa do Excel calcula a velocidade do transportador, a força de resistência do transportador, o comprimento de correia e a potência mecânica requerida. Após a elaboração do layout é definido então a potencia dos motores a serem utilizados e o tamanho de correia, para o orçamento ter uma precisão maior e diminuir a chance de erro no orçamento. 6. Dificuldades Encontradas A principal dificuldade encontrada foi à falta do conhecimento pleno do produto e seu mecanismo de funcionamento. O desconhecimento de alguns padrões utilizados pela empresa também dificultou. Em muitas ocasiões foi necessário refazer ou alterar o projeto devido a limitações desconhecidas ou que passaram despercebidas. A falta de informação clara vinda do cliente também foi uma dificuldade encontrada, pois muitas vezes a informação passada não era bem entendida pelo vendedor ou não era expressa de maneira clara para os projetistas. Outra dificuldade foi à adaptação com o meio de trabalho, que ainda não havia frequentado a cobrança por resultados e os prazos curtos estabelecidos, foi algo que teve que ser superado com o tempo. A realização de planilha para o cálculo de potência de motores e dimensionamento de correias não constava no plano de estágio, porém foi uma situação que apareceu no dia a dia de trabalho e foi possível contribuir com meus conhecimentos adquiridos no curso para a realização dessa planilha, utilizando o software Excel. Por ser uma situação especifica da empresa houve dificuldade em conseguir encontrar a maneira correta de realizar o cálculo para transportadores de rolos de aço com a transmissão de força do motor realizada pela correia. Foi utilizado como apoio a NBR 8205(Norma Brasileira), porém ela não engloba totalmente os transportadores produzidos na águia. A NBR 8205 se refere a Transportadores contínuos Transportadores de correia- Cálculo de força e potência, porém sem utilizar rolos em aço para a movimentação de cargas, utilizando apenas correias. Essa norma foi tomada

16 12 como base juntamente com algumas fórmulas contidas no catálogo de motores da SEW e conseguiu-se atingir valores aceitáveis. 7. Áreas de Identificação com o Curso A área de desenho técnico foi bastante exigida durante o estágio, na realização de vistas, cotação e elaboração de layouts. O entendimento de alguns desenhos mais complexos como engrenagens e desenhos de montagens de maquinas, também se fez necessário. O conhecimento sobre resistência de materiais esteve presente principalmente na elaboração de mezaninos, onde foi necessário o dimensionamento de vigas, colunas e perfis. Na realização da planilha de cálculo de motores e dimensionamento de correias, os conhecimentos em elementos de máquina foram muito requisitados, inclusive consultando os materiais de sala de aula como material de apoio para o dimensionamento de componentes de transmissão (correias). Segundo SHIGLEY (1984), o comprimento da correia é encontrado somando-se os comprimentos dos dois arcos com duas vezes a distância entre o começo e o fim do contato. Indiretamente algumas disciplinas também contribuíram. Computação auxiliou na formulação de um programa no Excel, com a utilização de alguns comandos similares. A disciplina de mecanismos teve sua importância para um melhor entendimento do funcionamento dos transportadores, nos momentos em que o transportador era testado no laboratório de testes foi importante visualizar os diferentes mecanismos contidos no transportador. 8. Resultados O principal resultado obtido no estágio foi na elaboração de projetos comerciais de transportadores mecânicos para empresas de pequeno, médio e grande porte, porém durante o período de estágio nenhum desses projetos chegou a ganhar a aprovação do cliente para o projeto ser desdobrado e então enviado para a produção, devido ao período curto do estágio. Foi realizado em torno de 20 projetos dos mais diversos tamanhos e dificuldades, todos realizados no software AutoCAD, com os cálculos previamente definidos pelo Engenheiro e com correção do supervisor. No projeto continha o layout do transportador com as indicações de cada componente, as informações de altura, motorização, as vistas laterais das rampas e

17 13 detalhes da pista de conferência. Quando se fez necessário o projeto conjunto do mezanino e/ou passarela foi necessário uma folha a parte que continha à planta baixa e o vigamento da estrutura, sempre com o engenheiro responsável acompanhando o processo e autorizando o projeto no final. A planilha realizada para o cálculo de potência de motores e dimensionamento de correias pode ser visualizada na Figura 11. É necessário informar os dados do transportador como largura, comprimento da pista, fluxo de caixas e a inclinação da pista para o programa realizar os cálculos e então o projetista selecionar no catálogo de motores o motor mais adequado para a situação. Figura 11 - Planilha de resultados. O cálculo consiste em descobrir as forças resistentes que o motor deverá superar para que o transportador se movimente na velocidade desejada. A força total consiste na soma de outras três forças: a força resistente principal, a força resistente secundária e a força de resistência ao aclive. A força de resistência principal pode ser calculada pela seguinte equação, mr Fh L. f. g(( ) (2mc ml)(cos( )) L (1) Onde,

18 14 L = Comprimento da pista [m] f = fator de atrito g = aceleração da gravidade [m/s²] mr = massa total dos rolos [kg] mc = massa da correia [kg] ml = carga máxima transportada [kg/m] A força de resistência secundária pode ser expressa por, Fn ( C 1) Fh (2) Sendo que, C é o coeficiente de atrito. Por fim a força de resistência ao aclive, só estará presente caso haja inclinação na pista do transportador. A resistência ao aclive pode ser expressa por, Fst L. g. ml( sen( )) (3) A força de resistência total é então a soma das três resistências, Fr Fh Fn Fst (4) A potência mecânica requerida pode ser calculada então por, Fr. V P 1000 Rd (5) Onde, V = velocidade requerida para o transportador [m/s] Rd = Rendimento global do motor

19 15 9. Conclusão Os objetivos inicialmente propostos foram atingidos, os projetos realizados tiveram valor agregado dos conhecimentos do valor de cada componente do transportador e a melhor logística para o funcionamento do transportador dentro da empresa, através de uma analise de viabilidade. O trabalho foi realizado dentro do setor de automação, que faz a automatização do transportador através de sensores e CLP s(controladores Lógicos Programáveis) após a realização do projeto mecânico, por isso foi necessário o trabalho em conjunto para entender as limitações de cada parte do projeto e ser capaz de realizar uma análise crítica mais profunda. A análise do funcionamento do transportador foi de grande importância, pois assim houve um entendimento melhor do funcionamento mecânico do transportador e com isso houve melhoras no momento de inicialização do projeto buscando menor quantidade de erros e maior agilidade na conclusão do projeto. O período como estagiário contribuiu em grande parcela da minha formação como Engenheiro Mecânico. Vivenciar na prática todos os passos da realização de um projeto, sendo necessário interagir com outros setores para obter melhores resultados, com prazos curtos para cumprir as atividades, mostrou a realidade dentro de uma organização de médio porte como a Águia Sistemas.

20 16 Referências Bibliográficas SHIGLEY, Joseph Edward. Elementos de maquinas. Rio de Janeiro: LTC- Livros Técnicos e Científicos, v. SHIGLEY, Joseph Edward. Elementos de maquinas. Rio de Janeiro: LTC- Livros Técnicos e Científicos, v. Catálogo de motoredutores SEW Site: visitado em 28/01/2014.