UTILIZAÇÃO DE MAQUETES PARA O ENSINO DE ENGENHARIA: Automatização e Adequação de Segurança em Prensa Excêntrica

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1 UTILIZAÇÃO DE MAQUETES PARA O ENSINO DE ENGENHARIA: Automatização e Adequação de Segurança em Prensa Excêntrica Jung, Felipe 1 ; Salvi, André 1 ; Padilha, Marina 1 ; Souza, Otávio Rafael de 1 ; Balan, Renan Jr. 1 ; Lima, Diego Rodolfo Simões de 2. 1,2 Instituto Federal Catarinense, Luzerna/SC INTRODUÇÃO As prensas são máquinas-ferramentas utilizadas na indústria metalúrgica para criação de peças pelo processo de conformação mecânica. São definidas pela NR12 (2011) como máquinas utilizadas na conformação e corte de materiais diversos, nas quais o movimento do martelo - punção é proveniente de um sistema mecânico, em que o movimento rotativo se transforma em linear. A falta de sistemas de proteção adequados é responsável por inúmeros acidentes de trabalho envolvendo operários que laboram nestas prensas. Tendo em vista as consequências que o uso inadvertido deste equipamento pode trazer à segurança do trabalhador na indústria, inúmeros trabalhos são elaborados em empresas que necessitam utilizar esse processo de fabricação como forma de obter seu produto final. Este trabalho busca demonstrar, de forma simples, um processo de melhoria em uma prensa excêntrica, desprovida de qualquer sistema de segurança ou automação, para um sistema seguro, de forma que não ofereça risco à integridade física dos trabalhadores e que estabeleça requisitos mínimos para a prevenção de acidentes e doenças do trabalho nas fases de projeto e de utilização dessa máquina. Para isso, analisam-se as recomendações das normas que regulamentam a operação de prensas e similares e, com base nessas recomendações, executa-se um sistema de segurança que exemplifique de forma clara a importância da segurança no trabalho com máquinas que ofereçam tamanho risco potencial para o trabalhador. Ao final do desenvolvimento do trabalho, espera-se demonstrar um processo que ofereça o menor risco possível ao o operador. 1 Curso de Graduação em Engenharia de Controle e Automação 2 Professor do IFC Luzerna, coordenador de Engenharia Mecânica

2 MATERIAL E MÉTODOS De forma inicial, diversas referências foram pesquisadas, de forma a fornecer materiais que justificássem o desenvolvimento e a execução deste trabalho. A partir da fundamentação adquirida durante esta primeira forma de pesquisa, e tomando como base um modelo de uma prensa excêntrica, efetuam-se alterações que exemplifiquem a automatização com foco na segurança deste tipo de máquina. Os dispositivos para efetuar tais alterações são: circuito eletrônico de comando baseado em lógica de relés; fonte de tensão contínua 220 Vca para 12 Vcc para alimentar os circuitos de comando; LED s sinalizadores de estado e botões de acionamento e emergência da prensa e; sensor de proximidade que detecta presença de qualquer corpo na zona de perigo da prensa. Elaborou-se um sensor de barreira de luz que interrompe o funcionamento da máquina quando acionado. Para alimentar este sensor e o comando da máquina, uma fonte de tensão contínua de 12 Volts foi desenvolvida neste trabalho. É importante que a tensão de comando seja contínua e de baixa amplitude, em comparação a uma tensão alternada de 220 Volts que é oferecida pela rede de alimentação. A preferência por um nível de tensão menor se dá também visando à segurança do trabalhador. Outra consideração importante é a instalação de sinalizadores que indicam o estado da máquina a todo instante, de forma que não hajam intervenções indevidas durante um ciclo da máquina, o que pode causar prejuízos ao equipamento, à empresa, ou à segurança do operador. Assim, instalou-se três indicadores luminosos, de forma que se indique o momento em que a máquina está inerte ou com algum sistema de segurança habilitado, o momento que a máquina está aguardando o comando para entrar em funcionamento e o momento em que a máquina está em funcionamento. Para atender todos esses requisitos foi desenvolvido um circuito eletrônico para simular os circuitos de intertravamento entre as lógicas dos botões e sistemas de segurança recomendados pela norma regente. RESULTADOS E DISCUSSÃO Para iniciar o trabalho de automatização com foco na segurança da prensa, foi projetado e construído um sistema de segurança que se assemelha a um sensor de cortina de luz. Este sensor foi instalado de forma que se o operador insirir qualquer objeto ou mesmo 2

3 alguma parte do seu corpo na zona de perigo da máquina, o acionamento do equipamento seja imediatamente parado, evitado assim, algum acidente grave. Este sensor foi desenvolvido utilizando alguns componentes eletrônicos que comutam um relé acionando um sistema de segurança. Para a construção desse sensor foi desenhada e construída uma placa eletrônica. Para a alimentação do comando e da placa eletrônica do sensor, foi desenvolvida uma fonte que converte a tensão da rede de 220 V em corrente alternada para 12 V em corrente contínua. Essa fonte é composta por alguns componentes elétricos e eletrônicos como transformador, diodos, capacitores e regulador de tensão. Após a montagem desse circuito verificou-se que a tensão de saída obtida foi de 12 V em corrente contínua, conforme especificado. Alguns sinalizadores também foram instalados como forma de auxílio visual para o operador. Um destes sinalizadores indica um estado de emergência ativado, acendendo um LED amarelo, indicando que o botão de emergência foi pressionado ou que o sensor de aproximação infravermelho detectou uma irregularidade. O LED amarelo também indica o estado inicial da máquina, quando ela é ligada pela primeira vez. Outro sinalizador indica um estado de máquina pronta para operar. É representado por um LED verde que é acionado quando o botão habilita é pressionado e sempre que a prensa parar por fim de ciclo. O último sinalizador indica que o motor está em movimento, sendo este representado por um LED vermelho. O comando dos acionamentos foi realizado com uma lógica de relés, de forma que se possam ter contatos auxiliares para retenção e intertravamento. Os botões instalados para partida e habilitação da máquina são de pulso, de modo que a máquina não possa ser acionada automaticamente no caso de uma pane de energia elétrica. Assim, toda vez que o operador desejar acionar a prensa, ele deve pressionar o comando bi manual. A execução do comando é a etapa crítica do projeto, pois se algum contato for conectado em uma posição indevida do circuito, toda a segurança implementada na máquina pode ser comprometida. Dessa forma, o comando projetado deve ligar o motor apenas se nenhum sistema de segurança estiver acionado, o botão de habilita for pressionado e então, o comando bi manual for ativado. O motor deve ser desligado sempre que o sensor de segurança detectar algum objeto entre o emissor e o receptor ou quando o botão de emergência for pressionado. Adicionalmente, o motor deve desligar ao fim de cada ciclo. 3

4 Além de todos os acionamentos, toda máquina possui um botão de emergência para parada total da máquina. A Figura 1 apresenta o modelo modificado da prensa e o posicionamento dos principais componentes instalados na prensa. (a) (b) Figura 1: Posicionamento dos principais elementos da prensa: (a) Vista frontal; (b) Prensa automatizada pronta. Fonte: Próprio autor, Conclui-se que os acionamentos da máquina devem ser conectados de forma que a máquina não apresente risco em seu funcionamento. Os botões bi manuais colocam a máquina em funcionamento somente se forem acionados simultaneamente. Outro botão importante é o botão de habilita da máquina. Este botão não permite que a máquina entre em funcionamento de maneira acidental por alguma falha em outro ponto da instalação. O desenvolvimento do sensor demandou mais trabalho por ser um circuito que necessita de ajustes de sensibilidade. O comando elaborado exige total atenção, pois se for cometida alguma falha no posicionamento de qualquer elemento pode causar graves consequências, como mau funcionamento da máquina ou um possível acidente de trabalho. Resumindo, a operação da prensa deve seguir o procedimento detalhado a seguir. Para acionar o motor da prensa, nenhum sistema de segurança pode estar acionado. Em seguida, deve-se habilitar o comando para que a prensa esteja pronta para operar. Nesse estado, a prensa entrará em movimento se o operador acioná-la através do comando bi manual. O operador pode, ainda, interromper o movimento da prensa em qualquer momento pressionando o botão de emergência. 4

5 CONCLUSÕES Ao final do trabalho foi verificado que implementações de segurança através da automação de processos de fabricação utilizando dispositivos de manobra, sensores e lógica de relés podem auxiliar na prevenção de acidentes de trabalho. Contudo, apenas o sistema de segurança muitas vezes não é suficiente para assegurar a integridade física do trabalhador, que deve ser instruído para a correta utilização, pois sua conscientização também é uma forma de prevenção de acidentes de trabalho. A automação com foco na segurança da prensa mecânica pode ser ampliada a modelos reais, presentes nas indústrias que trabalham com estas máquinas em seu processo de fabricação. Futuramente, os métodos abordados neste projeto poderão ser aplicados em outros modelos de equipamentos que comprometem a segurança do operador, sejam máquinas de corte de chapas, tornos, calandras, cilindros laminadores, entre outros, desenvolvendo novos dispositivos de segurança de acordo com a particularidade e exigência de cada equipamento. REFERÊNCIAS MINISTÉRIO DO TRABALHO E EMPREGO. Nr-12 Segurança No Trabalho Em Máquinas E Equipamentos. Disponível em: - Acesso em 17 jul. 14 MINISTÉRIO DO TRABALHO E EMPREGO. Nr-12 Segurança No Trabalho Em Máquinas E Equipamentos: Anexo VIII Prensas e Similares. Disponível em: 12%20%28Anexo%20VIII%29.pdf - Acesso em 18 ago