ANÁLISE DE FALHAS EM CADEIRAS COM AJUSTE DE ALTURA POR PISTÃO PNEUMÁTICA

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1 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO ESPÍRITO SANTO EDUARDO LACERDA HEBERT B. MAGNAVITA MICHEL SANTOS GASPARINI ANÁLISE DE FALHAS EM CADEIRAS COM AJUSTE DE ALTURA POR PISTÃO PNEUMÁTICA SÃO MATEUS ES 2013

2 EDUARDO LACERDA HEBERT B. MAGNAVITA MICHEL SANTOS GASPARINI ANÁLISE DE FALHAS EM CADEIRAS COM AJUSTE DE ALTURA POR PISTÃO PNEUMÁTICA Trabalho desenvolvido pelos alunos do curso de graduação em Engenharia Mecânica IFES, apresentado ao componente curricular de Resistência dos Materiais. Prof. Msc. João Paulo. SÃO MATEUS-ES 2013

3 2 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO JUSTIFICATIVA OBJETIVO OBJETIVO GERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS REVISÃO DE LITERATURA METODOLOGIA DESENVOLVIMENTO CONCLUSÃO REFERÊNCIAS... 12

4 3 1 INTRODUÇÃO A Análise do modo e efeito de falha ou simplesmente (FMEA). É um estudo sistemático e estruturado das falhas potenciais que podem ocorrer em qualquer parte de um sistema para determinar o efeito provável de cada uma sobre todas as outras peças do sistema e no provável sucesso operacional, tendo como objetivo melhoramentos no projeto, produto e desenvolvimento do processo. O FMEA foi uma das primeiras técnicas sistemáticas para a análise de falhas. Ele foi desenvolvido por engenheiros de qualidade na década de 1950 para estudar os problemas que possam surgir a partir de falhas de sistemas militares. O FMEA é muitas vezes o primeiro passo de um estudo de confiabilidade do sistema. Trata-se de rever todos os componentes, montagens e subsistemas, com o objetivo de identificar possíveis falhas, suas causas e efeitos. Para cada componente, os modos de falha e seus efeitos resultantes sobre o resto do sistema são registrados em uma planilha específica. A Análise do Modo de Falha é essencialmente uma análise qualitativa.

5 4 2 JUSTIFICATIVA Compreender os aspectos que envolvem o processo de análise de falhas já que este se faz necessário em todos os projetos mecânicos, uma vez que se os esforços e cargas mecânicas que se não forem levados em consideração no projeto podem levar a falhas. Este presente trabalho pretende fazer uma análise sucinta de falhas presentes em cadeiras escolares com ajuste de altura por pistão..

6 5 3 OBJETIVO 3.1 OBJETIVO GERAL Fazer uma análise de falhas na alavanca de ajuste de altura de uma cadeira com regulagem de altura. 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Aplicar conceitos adquiridos nas disciplinas de Mecânica e Resistência dos Materiais.

7 6 4 REVISÃO DE LITERATURA A avaliação da Força de Preensão Manual (FPM) do tipo palmar é frequentemente utilizada, especialmente, no âmbito fisioterápico e desportivo. A busca por valores normativos tem sido foco de alguns estudos, mas os diferentes instrumentos e protocolos dificultam a generalização dos resultados. Além disso, existem diversos fatores que podem influenciar a FPM como o sexo, a idade, a dominância, o horário de avaliação, o posicionamento corporal, a sinceridade do esforço, as características antropométricas e o tamanho da empunhadura. De acordo com o universo bibliográfico revisado, em avaliações de FPM parece ser fundamental a utilização de um dinamômetro que permita a mensuração de curvas (força x tempo) e que possibilite o ajuste contínuo da empunhadura de acordo com as dimensões da mão. Recomenda-se ainda: padronizar o horário de avaliação, avaliar ambas as mãos, realizar no mínimo três avaliações em cada mão, adotar um posicionamento corporal padrão, utilizar incentivo verbal e/ou visual e corrigir a força pela massa corporal (MC). A padronização dos métodos de avaliação e interpretação dos resultados pode permitir a construção de valores de referência confiáveis e universalmente aceitos. A FPM tem sido investigada, principalmente, por meio da medição da força isométrica máxima que pode ser exercida sobre um dinamômetro, em inúmeros padrões de empunhadura ou pegada. Dinamômetros são equipamentos que permitem a mensuração da força aplicada em um sistema baseado em células de carga. Diferentes métodos têm sido utilizados para avaliar a FPM, sendo que as diferenças estão relacionadas à intensidade da contração, ao tempo de duração da contração e ao número de repetições realizadas. Ainda com relação à necessidade de padronização, a FPM pode ser avaliada de três maneiras: em tentativa única, adotando-se uma média das tentativas ou ainda assumindo o melhor desempenho dentre duas ou três tentativas.

8 7 Outro fator está relacionado à dominância lateral. Em relação ao pico de força máxima, em mulheres a mão dominante possui geralmente melhor desempenho. Os homens, embora não tenham apresentado diferenças de força entre as mãos, parecem ter valores mais altos de força que as mulheres.o efeito da dominância também foi investigado por Armstrong e Oldham. Os mesmos concluíram que as diferenças encontradas entre a FPM da mão dominante e não-dominante são pequenas (em tornode 10%) e que a utilização desses resultados deve seradotada com cautela. Variáveis antropométricas também podem configurar-se como fatores influenciadores das medidas. Valores normativos de FPM têm sido encontrados e relacionados com a massa corporal, estatura, perímetro do antebraço e tamanho da mão. As medidas ou proporções corporais têm sido utilizadas para predizer a FPM, ou seja, a partir de características antropométricas pode ser possível predizer o valor de FPM de uma pessoa. Sugere-se que alguns procedimentos básicos sejam adotados em qualquer investigação que envolva medidas de FPM, são eles: a padronização do horário de avaliação; a avaliação de ambas as mãos devido ao efeito da dominância; a realização de no mínimo três avaliações em cada mão; a adoção de um posicionamento corporal padrão, de preferência o sugerido pela American SocietyofFandTherapists, (ASHT); o ajuste do tamanho da empunhadura, levando em consideração o sexo e o tamanho da mão e finalmente, a utilização de incentivo verbal e/ou visual na tentativa de garantir esforço máximo durante a tarefa. Cabe ainda referir que o uso de métodos de correção da força pela MC, tais como equações alométricas, podem ser úteis na determinação de valores normativos generalizados e na comparação de diferentes indivíduos. BOWEN et al. determinaram a força de preensão de uma população de desportistas e acompanhantes de pacientes formada por 212 adultos, sendo 124 homens e 88 mulheres com idades compreendidas entre 18 e 55 anos. Predominaram os estudantes e indivíduos com a mão direita dominante. Os resultados revelaram maior força para o sexo masculino (43,06 Kg) em relação ao feminino (23,26 Kg);

9 8 5 METODOLOGIA Observamos que em cadeiras com regulagem de altura muitas vezes ocorrem falhas de forma que o sistema de elevação apresenta falha; Analisamos a cadeira e efetuamos as medias; Calculamos as forças externas atuando sobre a alavanca de regulagem de altura e observamos que a falha ocorre no botão de acionamento do pistão; Durante o desenvolvimento, encontramos alguma dificuldade para encontrar o valor da tensão de cisalhamento máxima a qual o material suporta sem entrar na região plástica; Procuramos na literatura, internet, ficha técnica do material do fabricante da cadeira. Mas não encontramos o valor desejado, portanto consideramos que o eixo da alavanca está no regme elástico; Pela análise, vimos que o defeito estava no fato de em algumas situações o botão sofrer um esforço excessivo, por mau uso do sistema de alavanca, sem que haja nenhum dispositivo que dificulte ou mesmo impeça esse esforço pelo usuário; A partir dessa análise dimensionamos um batente para que não houvesse um esforço excessivo sobre o botão.

10 9 6 DESENVOLVIMENTO Diagrama de Corpo Livre: Não há nenhuma força atuando sobre o corpo na direção ; A reação sobre o corpo ocorre somente na direção ; = Força média de aperto de uma pessoa (~43kg); (kg) (N). [ ] [ ] [ ] (Equação I)

11 10 Encontrando : ( ) ( ) (Força aplicada ao pino) Substituindo na Equação I: (Força no gancho de suporte)

12 11 7 CONCLUSÃO A partir da análise da estrutura do dispositivo de alavanca para a regulagem de altura, inicialmente foram propostas três soluções: primeira, dimensionar um batente para reduzir o esforço sobre o botão; segunda trocar o material do qual o botão é feito, de plástico para metal, a fim de aumentar a sua resistência mecânica; e terceira colocar uma mola para limitar o avanço da alavanca. Por fim observou-se que a solução mais viável seria o batente, e assim foram efetuados todos os cálculos de dimensionamento, os quais estão presentes neste memorial.

13 12 REFERÊNCIAS Avaliação da força da preenção palmar. Disponível em: < Acessado em 8 de Agosto de Dias, J. A.; Artigo: Força de preensão palmar: métodos de avaliação e fatores que influenciam a medida. Disponível em: < Acessado em 8 de Agosto de Hibbeler, R. C.; Resistência dos materiais, 7ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2010.