UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA UFSC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA UFSC DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO II Período: 02/02/2009 à 22/05/2008 Aluno: Alvaro Quarezemin Scremin Matrícula: Coordenador: Albano Scottini Concordamos com o conteúdo do relatório Florianópolis, Maio de 2009.

2 Marcegaglia do Brasil Ltda. Rodovia BR-101 Km 11 S/N Urubuquara Garuva/SC CEP Fone: (47) / 6568

3 AGRADECIMENTOS À Marcegaglia do Brasil pela oportunidade de realizar o estágio nas dependências da indústria. A todos os responsáveis pelo convênio entre empresas e o curso de Engenharia de Materiais da UFSC, principalmente à Antônio Pedro Novaes e Germano Riffel. À Albano Scottini, meu coordenador na empresa. Ao setor de Processos, o qual fiz parte durante o período de aprendizado. Aos outros dois estagiários de Engenharia de Materiais pelas discussões e companheirismo. E também, à todos colaboradores da Marcegaglia do Brasil que contribuíram de alguma forma no período. À minha mãe e irmã.

4 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO CÉLULA DE CORTE SISTEMA DE SAÍDA LEIAUTE FITAS DE AÇO PARA ENFARDAMENTO OUTRAS ATIVIDADES CONCLUSÃO REFERÊNCIAS ANEXOS HISTÓRICO MARCEGAGLIA CRONOGRAMA DE ESTÁGIO... 22

5 5 1 INTRODUÇÃO O relatório refere-se ao segundo estágio curricular do aluno de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de Santa Catarina. As atividades foram realizadas na empresa Marcegaglia do Brasil Ltda. A ocasião estendeu-se do dia 02/02/09 até 22/05/09. A unidade fabril de processamento de aço produz componentes para indústria como tubos de aço para refrigeração, condensadores, condensadores aramados, blanks, slitters, tubos e perfis de aço baixo carbono e inoxidável. No período de estágio o aluno fez parte do setor de Processos e os trabalhos foram voltados para área de tubos industriais. Serão relatadas com maior ênfase algumas das principais atividades realizadas durante o estágio na empresa. Uma delas é a organização da secção de corte de tubos industriais, onde foi planejado um novo sistema de saída para máquina e um novo leiaute. Outra atividade, a caracterização das propriedades mecânicas e estudo de custo/benefício de fitas de aço utilizadas no enfardamento de tubos e perfis. Além disso, um resumo de outras atividades, não menos importantes, é dado no fim do relatório.

6 6 2 CÉLULA DE CORTE A Marcegaglia do Brasil, buscando a satisfação de seus clientes, produz grande gama de tubos de aço carbono e inoxidável. Especificação de material, diâmetro externo (ou tamanho dos lados), espessura da chapa e comprimento final são as principais características de cada tubo ou perfil. Por vezes, dependendo da aplicação final do comprador, o pedido dos perfis contém comprimento menor do que o mínimo suportado pelas linhas de fabricação de tubos. Assim, não é possível fazer o produto final nas linhas de produção de tubos porque as serras circulares ou serras fita teriam que realizar muitos cortes transversais num período de tempo pequeno. Figura 1 - Máquina junto à mesa de saída (indicada) Nestes casos, o tubo ou perfil retangular é primeiramente produzido num tamanho maior e múltiplo do desejado, posteriormente encaminhado à célula de corte onde se encontram duas máquinas para encurtamento dos mesmos. Figura 2 - Cavalete enfardador

7 7 No processo, alguns problemas são encontrados quando os tubos rolam sobre a mesa de saída (Figura 1) e são colocados manualmente no cavalete enfardador (Figura 2). Também, para entrada (Figura 3) e saída de fardos, que são dependentes de uma ponte rolante com outras funções, não somente na célula de corte. Figura 3 - Entrada de materiais na máquina Para tentar solucionar o problema, foram propostas duas soluções conjuntas. Um novo sistema de saída na máquina e também um leiaute para o setor. 2.1 SISTEMA DE SAÍDA Os tubos depois de cortados caem por gravidade na mesa de saída. Essa possui uma espécie de grade na parte superior para escoamento do fluido de corte ainda presente nos tubos. A mesma possui um batente no canto oposto à entrada. Neste momento os tubos/perfis precisam ser arrastados para o cavalete manualmente. O movimento repetitivo e o esforço do operador para transportar os tubos da mesa de saída ao cavalete enfardador causam cansaço do funcionário e menor produtividade. Além disso, produtos com espessura fina, por exemplo 0,8 mm, precisam ser manuseados cuidadosamente para não haver amassamento e resultar em devoluções de clientes.

8 8 Na tentativa de providenciar um posto de seguro e confortável para o operário e sanar o problema com defeitos nos tubos, foi pensado num jeito diferente de saída. Figura 4 - Desenho ilustrativo para sistema de saída No novo sistema algumas alterações tornam-se necessárias como: levantamento das máquinas 1 e 2 em 12 e 37 cm, respectivamente, para adequar a ergonomia do funcionário na colocação de fitas de enfardamento (altura final do fardo); colocação de batente pneumático no canto de saída da mesa; angulação em 3º da mesa de saída para os tubos rolarem até o batente; esteira para arraste de perfis quadrados e retangulares. Do mesmo modo, mudanças no cavalete enfardador bem como: posicionamento à mesma altura da mesa de saída; dispositivo sobe desce para evitar amassamento de perfis; em relação ao comprimento dos tubos, dois braços fixos na extremidade e um móvel no meio; ajuste transversal (inclinação e afastamento de braços) para opção de fardo sextavado e quadrado de tamanhos diversos.

9 9 2.2 LEIAUTE A disposição das máquinas e do estoque gerado na célula de corte é de grande importância para manter o fluxo de produção. As atividades de deslocamento de produtos realizadas pelos funcionários no local são dependentes de uma ponte rolante. Esta é utilizada para a entrada de perfis nas máquinas, saída e disposição de fardos, além de ser usada no setor vizinho (Divisão de Retrabalho). Com isso, a plataforma não consegue absorver toda demanda. Figura 5 - Leiaute atual da célula de corte (cotas em centímetros).

10 10 Do mesmo modo, o estoque gerado no local não é posicionado de forma organizada. Então, para iniciar o trabalho de reorganização da célula de corte, foi esboçado primeiramente a planta atual do setor, conforme Figura 5. Planeamento, produtividade e condições para o operador foram quesitos examinados para elaborar uma nova configuração de instalação. No leiaute posicional desenvolvido, procurou-se também reduzir a movimentação de fardos. O resultado está no desenho apresentado na Figura 6. Figura 6 - Leiaute atual da célula de corte (cotas em centímetros).

11 11 A reprodução mostra que as máquinas devem ser afastadas ao máximo para a região de trabalho dos operadores ser maior. Não sendo mais necessário dar a volta no equipamento para posicionar fardos do outro lado da máquina 2. Além disso os produtos finais seriam estocados próximos às mesas de saída. Em comparação, os 78m² iniciais de local para estoque (área hachurada) foram mantidos, mas o novo planejamento traz um corredor entre máquinas. Este corredor seria reservado para uma empilhadeira automática. Ela resolveria o problema com a ponte sobrecarregada e teria preço menor que uma ponte nova ou grua rotativa. Com isso, notou-se a importância do leiaute para otimização do trabalho que é realizado na Célula de corte. Um ambiente de trabalho organizado evita desperdícios com ações desnecessárias e que levam mais tempo para serem realizadas, criando assim, condições favoráveis para obter um rendimento ideal.

12 12 3 FITAS DE AÇO PARA ENFARDAMENTO Na Marcegaglia do Brasil, após a fabricação e corte dos tubos, os mesmos são prendidos com fitas de aço em número de perfis pré determinado, originando de tal modo um fardo. Quando relacionados ao setor de aço carbono, dependendo da máquina, os tubos ou perfis são enfardados de forma automática ou manual. Para perfis redondos esta junção pode ser de forma sextavada ou quadrada. As figuras 7 e 8 demonstram fardos quadrado e sextavado, respectivamente, indicando com setas as fitas de amarração. Figura 7 Tubos ordenados de forma Quadrada, enfardamento manual, fitas de aço Marcegaglia (slitter). Na divisão de aço carbono, para as linhas onde o enfardamento é manual, máquinas 50x3 e 44x2*, as Slitters da própria Marcegaglia são utilizadas como fita para prendimento. Nas linhas onde o enfardamento é automático, máquinas 168x8, 76x6 e 76x3*, há dois fornecedores de cintas. Lembra-se que nas linhas automáticas os tubos produzidos possuem relação peso/comprimento superior e sempre são enfardados de forma sextavada, exceto para perfis retangulares. Nas linhas manuais, onde a relação é menor, o ordenamento sempre é quadrado. *Cada linha de produção é chamada pelo maior tubo que consegue produzir. Por exemplo, a máquina 168x8 consegue fazer tubos de até 168mm de diâmetro externo com 8mm de espessura.

13 13 Os três tipos estão descriminados: Fornecedor Marcegaglia do Brasil. Descrição: Slitter FF / SAE 1006/1008. Dimensões: 25 x 0,90 (mm). Máquinas com enfardamento manual. Fornecedor A. Dimensões: 31,75 x 0,64 (mm). Revestimento: Pintado e Encerado. Máquinas com enfardamento automático. Fornecedor: B. Dimensões: 31,75 x 0,64 (mm). Revestimento: Laqueada preta, revestida com tinta epóxi hidrossolúvel e encerada. Máquinas com enfardamento automático. Figura 8 Tubos ordenados de forma Sextavada, enfardamento automático, fitas de aço fornecida. Durante o período de estágio foi questionada a utilização das Slitter Marcegaglia inclusive nas linhas automáticas. As fitas fornecidas pelo Fornecedor A e B são notavelmente de maior qualidade mecânica e superficial. Isso porque as mesmas são relaminadas a frio, beneficiadas e possuem acabamento de superfície. Então, para comparação, tracionadas as amostras no próprio laboratório da empresa para mensurar as propriedades mecânicas de cada fita. Obtiveram-se os seguintes resultados para Limite de Escoamento (LE), Limite de Resistência a Tração (LRT) e Alongamento. Tabela 1.

14 Tabela 1 - Propriedades mecânicas para os três tipos de fitas testadas Largura Espessura Área total LE LRT Alongamento (mm) (mm) (mm²) (MPa) (MPa) (%) Fornecedor A 31,80 0,67 21,31 801,1 942,7 8,29 Fornecedor B 31,80 0,67 21,31 710,9 796,7 2,64 Slitter Marcegaglia 25,10 0,90 22,59 189,7 318,8 40,52 14 A partir da Tabela 1 é possível calcular a Carga Máxima no qual a fita encontra o Limite de Escoamento, ou seja, tem um alongamento de 0,2% em seu comprimento, e também do Limite de Resistência à Tração. Tabela 2. Tabela 2 - Cargas máximas suportadas para cada fita Carga Máxima de LE Carga Máxima de LRT (Kg) (Kg) Fornecedor A 1707,0 2009,0 Fornecedor B 1515,0 1698,0 Slitter Marcegaglia 428,0 720,0 Para o caso em questão, o limite de escoamento acaba tendo grande importância, visto que, se ocorrer certo alongamento, as fitas para amarração perdem a função de segurar os tubos. Com os tubos soltos, o risco de algum acidente grave aumenta. Além dos testes mecânicos, é realizada análise química no espectrômetro: Quadro 1 - Porcentagem dos principais Elementos das fitas testadas. Carbono (%) Silício (%) Manganês (%) Fósforo (%) Enxofre (%) Fornecedor A 0,225 0,075 1,38 0,020 0,0086 Fornecedor B 0,097 0,012 0,54 0,016 0,0072 Slitter Marcegaglia 0,046 0,018 0,27 0,008 0,0110 Com os resultados é possível classificar cada aço segundo a SAE. Fornecedor A, Aço médio Carbono e alto Manganês SAE 1524; Fornecedor B, Aço SAE 1015; e Slitter Marcegaglia SAE 1006.

15 15 Do mesmo modo, Fornecedor A em Grau FE-3 e Fornecedor B em Grau FE-2 segundo norma ABNT NBR Fitas de aço para embalagem. A slitter Marcegaglia não se enquadra na norma. Mesmo assim, realizado estudo do custo/benefício comparando, o Fornecedor B (fita menos resistente, mas que atende a norma) e a Slitter Marcegaglia em três situações. A primeira seria o custo comparativo simplesmente trocando um produto pelo outro, sem preocupar-se com as propriedades mecânicas. Na segunda situação, o Limite de Escoamento foi levado em conta. Na última, o Limite de Resistência a Tração. A Tabela 3 mostra os cálculos feitos. Tabela 3 - Cálculos de custo para comparativo Fornecedor B Slitter Marcegaglia Custo indicativo (custo/ Kg) 1,00 0,46 Peso por metro de comprimento (g/m) 159,7 176,9 Custo por metro de comprimento (custo/m) 0,16 0,08 Equivalência de fitas para resistir mesma carga LE (un) 1,00 3,75 Custo para resistir carga de LE (custo) 0,16 0,31 Equivalência de fitas para resistir mesma carga LRT (un) 1,00 2,50 Custo para resistir carga de LRT (custo) 0,16 0,20 Estão demonstradas em forma de gráfico percentual, na figura 9, as três situações. Na coluna cinza é demonstrado o custo relativo ao gasto com Fornecedor B e em azul custo percentual referente à Slitter Marcegaglia. Nas situações 2 e 3 a troca de fitas para manter a mesma resistência de carga sairia mais caro do que manter a utilização atual. As fitas de aço para embalagem são responsáveis pela segurança do material embalado e das condições de transporte e também representam a imagem da empresa.

16 16 Custo (%) por Situação Custo (%) Situação Figura 9 - Gráfico demonstrativo de custos em três situações: 1) simples troca, 2) mesma carga para LE e 3) mesma carga para LRT. Portanto, é descartada a possibilidade de substituição das fitas de amarração, uma vez que só traria uma redução de custo caso trocadas sem levar em consideração nenhum quesito de propriedades mecânicas. Deste modo, as cintas não agüentariam a carga necessária para deslocamento dentro da própria empresa e do transporte.

17 17 4 OUTRAS ATIVIDADES Além dos trabalhos relatados anteriormente, foram realizadas outras atividades que serão comentadas de forma sucinta. Elaboração e atualização nos sistemas, eletrônico e Logix, de Procedimento Operacional, Instrução de Fabricação, WMS, MAN0214, MAR0052, MAN9922. No período de estágio a atividade foi realizada freqüentemente. Vale lembrar que a consulta de normas é constante, são elas: ASTM A-249, A-268, A-269 A-270, A-312, A 554, A 53, DIN 2440, ABNT NBR 5580, 5590, 5597, 5598, 6591 e outras. Avaliação de lixas na divisão de aço inoxidável com diferentes tipos de fornecedores. Acompanhamento nos três locais onde o tubo inox é lixado. Análise de rendimento pela produção, acabamento final, resistência ao rasgo, tamanho de grão, desgaste de abrasivo. Representações de objetos e montagens com a ajuda do Software SolidWorks. Entre eles, ajuste da distância entre componentes na solda da linha de tubos inox (Alta Freqüência HF), além de ajustamento de formação/calibração entre rolos; sala de almoxarifado para Logística; balcão para armazenamento de computadores de mão; montagem de fardos sextavados. Testes realizados com insertos de metal duro na escarfagem interna e externa do cordão de solda de tubos. Comparativo de rendimento levando em conta número de arestas, deposição da camada superficial, estabilidade em paradas de máquina, velocidade de corte, resistência química à altas temperaturas e desgaste. Análises com Serras Circulares nas linhas de tubos industriais. Foram testadas serras com deposição de camadas de TiCN / TiN, TiN e TiAlN pelo processo de PVD. Dentição com formas com chanfro e sulcos, tamanhos diferente de passo. Espessuras e diâmetro externo. Reaproveitamento de Serras usadas. Rendimento produtivo de novos fornecedores.

18 18 Avaliação, na linha 168x8, de Serras circulares com dentes de metal duro soldados TCT e Fresa com dentes de metal duro intercambiáveis. Novo fornecedor para cabos de aço que são utilizados para segurar o mandril de laminação interna nos tubos de aço inoxidável. Planilhas e etiquetas para organização da ferramentaria do setor de tubos aços inoxidáveis.

19 19 5 CONCLUSÃO As atividades realizadas no estágio foram de grande valia para o aluno. Realizar o segundo estágio em mais uma empresa do ramo metal mecânico trouxe uma visão ainda melhor do setor. Além disso, o aluno teve a oportunidade de fazer parte de uma empresa do porte da Marcegaglia do Brasil. Não por ser grande somente em área fabril, e sim conhecida mundialmente através do grupo Marcegaglia. No período de estágio, a empresa deu toda liberdade para o aluno quanto à realização dos trabalhos. Conhecendo o dia-a-dia da indústria e acompanhando cada parte do processo, dando assim, um bom conhecimento sobre a fabricação de tubos de aço carbono e inoxidável. Notou-se também, a complexidade da fabricação de um único perfil de aço, por mais simples que pareça depois de pronto. O grande número de variáveis a cerca da fabricação de tubos e perfis desde o início, com a chegada de bobinas, até o produto final. Sem esquecer a experiência de vida que agrega valores ao aluno, convivendo com pessoas de diferentes pensamentos, escolaridades, humor e cargos dentro da indústria. Com certeza a passagem pela Marcegaglia do Brasil trouxe grande conhecimento para o aluno.

20 20 6 REFERÊNCIAS SOUZA, Sérgio Augusto de. Ensaios mecânicos de materiais metálicos; Fundamentos teóricos e práticos. Quinta Edição. São Paulo: Edgard Blücher, CHIAVERINI, Vicente. Aços e Ferros Fundidos; Ed. Estúdio JI de artes gráficas S/C Ltda. São Paulo; ABNT NBR Fitas de aço para embalagem, CALLISTER, William D. Jr. Ciência e engenharia de materiais: Uma Introdução. Quinta Edição. Rio de Janeiro: LTC, < Acesso em: Fevereiro à Maio de < Acesso em: Fevereiro à Maio de Stark s.p.a. Catálogo Stark. Serras Circulares HSS. Julia s.p.a. Catálogo Julia Serras Circulares e Fitas HSS.

21 21 7 ANEXOS 7.1 HISTÓRICO MARCEGAGLIA Fundada pelo Sr. Steno Marcegaglia em 1959, o Gruppo Marcegaglia é atualmente uma corporação industrial e financeira, líder na Europa e no mundo no setor de aço e metalurgia, controlada inteiramente pela família Marcegaglia, operando também em diversos setores industriais, no turismo, financeiro e serviços ambientais. A Marcegaglia do Brasil Ltda. faz parte do grupo de indústrias do Grupo Marcegaglia, que é líder na Europa e está entre os primeiros no mundo na transformação do aço. Atualmente, mais de 52 estabelecimentos e cerca de colaboradores conferem ao grupo, faturamento anual superior a 2,5 bilhões de Euros. Inaugurada em 26 de outubro de 2000, a unidade brasileira, localizada em Garuva - estado de Santa Catarina - produz principalmente componentes destinados à indústria de eletrodomésticos, tubos de aço para refrigeração e tubos industriais de aço carbono e aço inox. O complexo industrial brasileiro ocupa uma área de m² e m² de área construída, sendo mais de 5.000m² de áreas administrativas. A Marcegaglia do Brasil conta com cerca de 500 colaboradores, subdivididos entre engenheiros, técnicos e operadores de máquinas, temporários, estagiários e indiretos. Capacidade instalada para produzir por ano: 7,5 milhões de condensadores aramados; 240 milhões de metros de tubos de aço para refrigeração; toneladas de tubos de aço carbono; toneladas de tubos de aço inox; toneladas de blanks; toneladas de slitter. A força da Marcegaglia está principalmente em sua capacidade de processar o aço. Dar forma ao aço significa desenvolver uma série de processos produtivos rigorosamente controlados, permanente trabalho de pesquisas e investimentos constantes, visando o mais alto padrão tecnológico em seus produtos.

22 CRONOGRAMA DE ESTÁGIO Estágio curricular II - Curso de Engenharia de Materiais - UFSC Empresa: Marcegaglia do Brasil Aluno: Alvaro Q. Scremin Orientador: Albano Scottini Semana Atividade / Assunto 1 a 2 a 3 a 4 a 5 a 6 a 7 a 8 a 9 a 10 a 11 a 12 a 13 a 14 a 15 a 16 a Semana integração x x Instrução de Fabricação / Procedimento Operacional / Man 0214 x x x x x x Cintas de Lixa e Rodas Flap - Linha inox Laser x x x x x Teste com Pastilhas de metal duro para escarfagem externa x x x x x Teste com Serras Circulares / Serras fita x x x x x x x Leiaute Célula de corte Teste com Fitas de aço Teste com Cabo de aço - Linha Laser x x x x x x x x x x x Desenhos diversos x x x x x x x x Elaboração Relatório x x x