MODIFICAÇÕES TÉCNICAS EM PRENSAS HIDRÁULICAS DE CONFORMAÇÃO PARA ADEQUAÇÃO À NORMA BRASILEIRA NR12

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1 MODIFICAÇÕES TÉCNICAS EM PRENSAS HIDRÁULICAS DE CONFORMAÇÃO PARA ADEQUAÇÃO À NORMA BRASILEIRA NR12 Michels, L. B. 1 Schaeffer, L. 2 Gruber. V. 3 Américo, R. 4 1 Doutorando na UFRGS, prof. do IFSC campus Araranguá lucasboeira@ifsc.edu.br; 2 Doutor, UFRGS campus do Vale schaefer@ufrgs.br; 3 Doutor, UFSC Campus Araranguá - vilson.gruber@ufsc.edu.br. 4 Mestrando na UFRGS, - Industrial Page Araranguá-SC renato@page.ind.br Resumo (Todas as informações contidas neste artigo são de responsabilidade dos autores) Os acidentes com máquina e equipamentos é freqüente. As prensas representam um dos equipamentos mais utilizados na conformação mecânica, porém representam 21% dos equipamentos que causa acidentes nas indústrias. Pensando na redução de acidentes a NR12 vem sofrendo modificações relevantes para orientar e obrigar que equipamentos sejam alterados e só sejam vendidos se adequados á estas normativas. O Objetivo deste artigo é demonstrar o que é necessário para implementar alterações de prensas hidráulicas antigas visando a redução dos riscos iminentes e adequação às orientações da NR12. O artigo demonstra através de um estudo de caso as principais alterações que podem ser feitas para este tipo de melhoria de uma prensa antiga. As análises demonstraram que os riscos foram reduzidos e a prensa passou a ter apenas riscos raros e leves. Palavras-chave: Prensa Hidráulica; NR12; Conformação mecânica; Análise de risco. Abstract Accidents involving machinery and equipment is frequent. The presses are one of the most used equipment in metal forming, but represent 21% of the equipment causing accidents in industries. Thinking in reducing accidents NR12 has undergone significant modifications to guide and require that equipment be changed and are only sold these regulations will be adequate. The goal of this article is to demonstrate what is required to implement changes ancient hydraulic presses aimed at reducing risks and impending comply with the guidelines of NR12. The article demonstrates through a case study of the major changes that can be made for this type of improvement of an old press. The analyzes showed that the risks were reduced and the press now has only rare and mild scratches. Key words: hydraulic press. NR12. Mechanical forming. Risk analysis 1. INTRODUÇÃO Analisando dados sobre acidentes em 2009 verificou-se que as empresas gastaram naquele ano cerca de R$ 8,2 bilhões com pagamento de seguro de 1

2 acidentes do trabalho (SAT). Na previdência social este gasto foi ainda maior com o pagamento de benefícios acidentários e aposentadorias especiais, sendo na ordem de R$ 14 bilhões. Estes valores quantificam apenas as questões financeiras de um problema grave que já ocorre há muitos anos. Como nem todas as indústrias são completamente automatizadas necessita-se em algum momento que hajam intervenções humanas, que são geradoras de riscos de acidente. O que preocupa mais nesta questão é a saúde e segurança dos trabalhadores que passam todos os anos por situações de risco e em pior caso incorrem em acidentes de trabalho resultando, muitas vezes, em fatalidades que custam o bemestar ou até mesmo a suas vidas. Nem os próprios operários se dão conta destes riscos. Uma parcela dos acidentes que ocorrem em empresas está ligada a operações em máquinas e equipamentos. Baseado neste problema, em 1978 foi criada a norma regulamentadora NR12 a qual visa estabelecer requisitos mínimos para a prevenção de acidentes e doenças do trabalho nas fases de projeto e de utilização de máquinas e equipamentos de todos os tipos [...] em todas as atividades econômicas [...], e desde então proíbe a comercialização de tais equipamentos desprovidos de características adequadas para operação com segurança. Dados mostram que nas indústrias de conformação por Forjamento, o equipamento mais utilizado para o processo são as prensas. Sem dúvidas são máquinas indispensáveis para a produção de peças forjadas. Entretanto, informações de 2002 a 2005 mostram que as máquinas e equipamentos que mais provocaram acidentes nas indústrias foram as prensas e similares, representando 21% dos casos. Tal porcentagem é significativa e demonstra o quanto é necessária garantir a aplicação da norma NR12 em prensas neste setor. Por isso esta norma vem sofrendo várias atualizações, as principais ocorridas nos anos de 2010 e Muitos equipamentos já estão sendo projetados e vendidos dentro das obrigações da norma, entretanto inúmeras indústrias possuem equipamentos antigos fora desta norma e que necessitam adequação imediata. É necessário entender um pouco da norma, entender sua importância e solicitar as alterações de equipamentos para empresas especializadas. Com o passar do tempo os processos de conformação e corte passaram a ser feitos através de prensas industriais, que são máquinas capazes de realizar grandes forças. No forjamento, as operações podem ser feitas de duas formas, basicamente: por martelamento (impacto) ou por pressão (prensagem gradual) (1). Na área de forjamento, só foi possível avançar mais devido ao desenvolvimento e ampliação da capacidade das prensas. As prensas hidráulicas realizam a prensagem gradual e são umas das prensas mais utilizadas no forjamento, pois conseguem realizar grandes deformações e com velocidade controlada em qualquer ponto do curso do punção (martelo). Entretanto, conforme mencionado, são equipamentos que oferecem um alto risco à saúde e segurança de trabalhadores. O objetivo deste artigo é demonstrar como a aplicação das normas da NR12 sobre uma prensa hidráulica de grande porte pode reduzir os riscos técnicos e humanos, tornando-as mais segura. 2

3 PRENSAS Estrutura de uma prensa hidráulica As prensas hidráulicas se diferenciam pela estrutura de sustentação, Isto é, apresentam formato tipo C, Tipo de 2 ou 4 colunas ou tipo H (ver detalhes nas Figura 1 a,b e c) (2). Figura 1 - Formato da estrutura das prensas hidráulicas (a) Tipo C (b) 4 colunas c) Tipo H Sistema de força das Prensas Hidráulicas A principal fonte de força de uma prensa hidráulica é a unidade hidráulica (Figura 2), que trabalha levando o óleo até o cilindro hidráulico (Figura 3), o qual é responsável por transformar a pressão gerada em força. A unidade Hidráulica é composta basicamente por: bomba hidráulica; motor elétrico de acionamento da bomba; reservatório de óleo; válvulas direcionais de acionamento por solenóide; válvulas de segurança (alívio); 3

4 Figura 2 Unidade Hidráulica Fonte: Para controle da prensa e do sistema hidráulico usam-se sensores, painel elétrico com sistema de reles, ou eletronicamente com uso de CLP (Controlador Lógico Programável). Conexões Êmbolo Haste Figura 3 Cilindro Hidráulico As prensas hidráulicas podem ser automatizadas para um trabalho continuo sincronizada a um alimentador automático de peças, porém, nesta situação os riscos de acidente são maiores, pois não existe comando humano para execução do processo (2). Nas prensas hidráulicas existem algumas situações de falha que geram acidentes: 1. Acionar máquina com uma mão durante acesso à zona de prensagem; 2. Acionamento por terceiro quando segundo operador estiver em contato com a zona de prensagem; 3. Desprendimento e queda do martelo; 4. Falha do comando de válvulas ou cilindro hidráulico gerando avanço do cilindro hidráulico; Baseado nestas falhas e acidentes é que se prevê na NR12 uma série de alterações que tornam a prensa um equipamento com menor risco de acidentes. Conceitos básicos da NR12 Camisa Um dos conceitos principais que a norma especifica é o de falha segura. Este termo indica que durante uma falha técnica ou falha humana, o sistema tem 4

5 que entrar em estado seguro imediatamente, por meio da ação de algum dispositivo de desarme destinado à segurança, impedindo o descontrole do sistema visando evitar a probabilidade de ocorrência de acidentes como danos pessoais ou materiais. Portanto, este princípio de falha segura, parte da ideia de que tanto máquinas, quanto seres humanos falham, e então, sistemas devem reduzir os riscos de lesão e descontrole. Falha técnica (ou falha material ou do equipamento) ocorre quando a máquina entra em uma condição de perda da função projetada de um componente material do sistema podendo ser (mecânico, elétrico, hidráulica, pneumático, eletrônico material, etc) em decorrência de fatores variáveis como erro de construção, erro de especificação entre outros. Falha humana (ou falha de indivíduo) é uma falha do operador em decorrência de falta de qualificação, experiência, ou outro fator como esquecimento ou distração. Pela norma, procedimentos não podem ser as únicas formas de prevenção de acidentes. Portanto, cada equipamento pode ter sua condição segura. No caso das prensas Hidráulicas, a principal condição segura é o travamento imediato do cilindro hidráulico e do martelo. Para poder atender à condição de falha segura existem 3 princípios a serem adotados no equipamento. 1. Auto teste: Gerar um teste automaticamente na inicialização e em alguns períodos para verificação de alguma falha ou defeito, levando para uma condição segura. Sensores são instalados para emitir sinais sobre determinado dispositivo ou equipamento. 2. Diversidade: dispositivos de diversos princípios destinados a reduzir a probabilidade de ocorrer uma condição perigosa. Por exemplo, disjuntor para sobre carga. 3. Redundância: é utilização de mais de um dispositivo com as mesmas funções de trabalho. Caso ocorra a falha de um deles o outro atuará automaticamente. No próximo capítulo será descrito a aplicação da norma NR12 em uma prensa Hidráulica visando demonstrar como estes princípios e normas formam implementados e como eles podem garantir condições de operação e falha segura do equipamento Alterações realizadas na Prensa Hidráulica NR Proteção da zona de Prensagem As prensas hidráulicas possuem uma grande região de risco que é a zona de prensagem (ver zona de prensagem na Figura 4). Segundo o item 2, no anexo VIII da NR12, são aceitáveis alguns tipos de sistema de segurança nestas regiões que estão descritos a seguir. 5

6 Zona de prensagem Figura 4 - Zona de prensagem de uma prensa O primeiro destes sistemas de proteção (subitem a) é mais seguro e sugere o enclausuramento total da zona de prensagem com proteções que não permitem a passagem de nenhuma parte do corpo nem mesmo dos dedos. Podendo ser feito por proteções fixas ou móveis. Quando as proteções são móveis é necessário algum tipo de intertravamento para desarme do sistema caso a proteção seja retirada. O segundo tipo de sistema de segurança chama-se ferramenta fechada (subitem b), em que o enclausuramento da zona de prensagem não precisa ser total, podendo ter frestas ou passagens para acesso do material/peça, mas que não permita o acesso do operador com os dedos ou a mão. Por último, subitem 2.1 (C) da norma, que orienta o usar cortina de luz em prensas, porém, além de ter autoteste e redundância, deve ser conjugado com um comando bi-manual. Porém, em forjarias, a cortina de luz é pouco usada, pois a fumaça, lubrificantes, e a incidência da peça à quente podem interromper o funcionamento deste dispositivo (3). 3 ESTUDO DE CASO A prensa hidráulica utilizada neste estudo é a PHC-200 ECO com capacidade de 200 T e velocidade de prensagem de 8 mm/s. Dimensões conforme Tabela 1. Tabela 1 Dimensões da Prensa Parte da prensa Mesa Curso de prensagem Dimensão 800 x 700 mm 500 mm 6

7 Figura 5 - Prensa Hidráulica (antes adaptações) Uma alteração fundamental foi na unidade Hidráulica da Prensa, representada na Figura 6 (antes) e na Figura 7 (depois). De acordo com a NR12, as prensas hidráulicas devem possuir bloco hidráulico de segurança ou sistema hidráulico composto por válvulas de redundância de mesmas características e eficácia e também com sistema de monitoramento dinâmico. Além disso, a norma exige que o sistema tenha como manter o peso do martelo e ferramenta impedindo a descida em função de vazamentos de óleo interno entre outros. Nesta prensa, foi utilizado um bloco tipo P (Figura 7), o qual possui sensor indutivo integrado para permitir o monitoramento dinâmico. Figura 6 - Bloco Hidráulico Não monitorado (antes) Figura 7 - Bloco Hidráulico monitorado (depois) 7

8 Além disso, há uma válvula interna de contrabalanço, que só permite avanço do cilindro quando há pressão positiva sobre ela, ou seja, esta válvula não permite passagem de óleo pela força externa, (como o peso do martelo) apenas quando houver acionamento da válvula direcional é que o avanço ocorre. Isso evita o descontrole do martelo, por conta do peso da ferramenta ou vazamentos internos. Em relação ao painel elétrico Figura 8 (antes) e Figura 9 (depois) as alterações seguiram as principais recomendações da norma que definem que os quadros elétricos devem possuir: 1. Circuitos identificados e protegidos, pois nenhuma parte energizada pode ficar exposta; 2. Porta de acesso mantida permanentemente fechada; 3. Sinalização sobre o risco de choque elétrico e restrição de acesso a pessoas não autorizadas; 4. Bom estado de conservação; 5. Grau de proteção (IP) adequado em função do ambiente de uso (normas NBR6146 e NBR 9884); Figura 8 - Painel elétrico fora de norma sem controle lógico de operação e segurança Figura 9 - Painel Elétrico com CLP para controle lógico e monitoramento de sinais Outra alteração relevante do painel elétrico foi a implementação do CLP. Este equipamento não serve apenas para automação da prensa. A NR12 prevê o uso do CLP para o controle lógico da prensa com intuito não só operacional, mas para garantir a segurança e funcionamento seguro da máquina através de controle lógico de segurança. Os CLP (controlador lógico programável) é um dispositivo de controle e monitoramento programável. Ele possui entradas e saídas que são configuradas conforme a necessidade do projeto. Para se adequar a NR12 este dispositivo controla o acionamento do motor, válvulas, entre outros a partir dos sinais de entrada emitida pelos sensores, botões e chaves de segurança. A programação deve garantir a parada segura do equipamento em caso de intervenção de risco, acionamento do botão de emergência, entre outras situação de risco. Outro item que foi necessária adequação devida orientações da NR12, é o calço de segurança, ilustrados na Figura 10 (antes) e Figura 11 (depois). Este calço é de suma importância em prensas, pois durante o período de ajustes, troca de ferramental e manutenção, deve ser colocado entre a mesa e o martelo, para evitar a queda do cilindro hidráulica. É uma peça maciça para proteção mecânica e deve ser pintado de amarelo. A mudança principal do calço anterior é que o novo 8

9 sistema possui um intertravamento ao circuito elétrico que impede qualquer acionamento do equipamento quando o calço é retirado de sua base (livro). Mesmo que a prensa seja automatizada, não haverá como acioná-la quando o calço estiver sendo utilizado. Este calço deve ser utilizada em conjunto com a válvula de retenção hidráulica. Isso gera uma segurança redundante. Figura 10 - Calço de segurança sem chave de intertravamento eletrônico (antes) Figura 11 - Calço de segurança com chave de intertravamento cat. 4 (depois) Em relação à segurança na zona de prensagem, o sistema de segurança adotado é aquele descrito no item c da Norma, em que se deve adotar comando bimanual e cortina de luz com redundância e autoteste. O comando bimanual garante que a prensa só seja acionada quando os dois botões forem pressionados simultaneamente. Existe uma gama variada de modelos de painéis de comando bimanual (Figura 12). Mas a característica principal é conter dois botões para acionamento distantes entre si o suficiente para que não possam ser acionados com uma mão só, portanto os botões normalmente são dotados de uma proteção (barreira) lateral e superior que evita que seja burlado de alguma forma esta condição. O artigo da NR12 define que este tipo de comando deve possuir atuação síncrona, com retardo máximo de 0,5 s entre o acionamento do segundo. Além disso, caso um dos sinais de entrada seja interrompidos a prensa deve desacionar e só reiniciar após os dois sinais terem sido desativados. Entretanto, o comando bimanual não é garantia de segurança total e deve ser complementado com outras proteções da zona de prensagem, pois ele não evita o acionamento acidental contra terceiros. E quando a prensa necessitar de mais de um operador, dois comandos bimanuais devem ser utilizados para ligar a prensa. Os comandos bimanuais devem ser selecionados e instalados de modo que: a) não se localizem nas zonas perigosas da máquina; b) possam ser acionados ou desligados em caso de emergência, por outra pessoa que não seja o operador; c) não possam ser acionados ou desligados involuntariamente pelo operador ou de qualquer outra forma acidental; d) não acarretem riscos adicionais; e) impeçam sua burla. 9

10 Segundo item as máquinas devem dispor de comandos de partida e/ou acionamento com dispositivos que impeçam seu funcionamento automático ao serem energizadas. Figura 12 - Comando bi-manual Conforme comentado anteriormente, para reduzir os riscos pela zona de prensagem, além dos comandos bimanuais foram colocadas as cortinas de luz com redundância e autoteste (conforme ilustrado na Figura 13). Através desse recurso, qualquer acesso externo à zona de prensagem levará o equipamento ao desligamento completo, retornando apenas com um novo comando de religar. A cortina de luz é necessária quando a zona de prensagem não é fechada. Figura 13 - Prensa Hidráulica (após adequação) 10

11 4 ANÁLISES E CONCLUSÃO Para Análise do risco da prensa antes e depois das alterações usou-se a metodologia HRN (Hazard Rating Number) onde analisa-se a probabilidade de ocorrência (LO), frequencia de exposição (FE), grau de severidade do dano (DPH) e o número de pessoas exposta ao risco (NP). Cada critério possui valores padrões conforme grau de danos que pode causar. Estes dados são multiplicados e chegase ao valor do HRN total. As tabelas 2 e 3 demonstram a avaliação feita em cada tipo de risco na prensa hidráulica. Através dessa análise é possível comparar e quantificar que a nova prensa passou dos níveis de risco que eram de atenção à extremo (266,25) e passou a ter riscos raros ou baixos (3,17), tornando o equipamento predisposto à falha segura. Este novo panorama indica que as alterações reduzem as chances de que ocorram acidentes. É possível dizer ainda que caso fosse feito o enclausuramento da zona de prensagem os riscos de falha humana (colocar a mão abaixo do martelo) durante o processo de prensagem seria reduzido de forma muita maior que neste caso que se usou somente a cortina de luz e comando bi-manual. Além disso, ao ser usado válvulas redundantes, válvula de contrabalanço e outros dispositivos para evitar as diversidades das falhas diminuíram as chances do avanço acidental por falha material. O uso do CLP é um dispositivo de grande importância para checar e avaliar as condições da máquina bem como dos dispositivos de segurança, gerando o controle pré-programado das condições de falha segurança da prensa, impedindo o religamento automático do equipamento após situações de falha material ou falha humana ou queda de energia. Concluiu-se que as prensas para conformação antigas necessitam de adequações (retrofitting) para se alinhar com os quesitos como: segurança na zona de prensagem durante operação (troca de peça ajustes) ou manutenção do sistema de acionamento, utilizando comandos bimanuais, sistema de parada de emergência entre outros. Sem estas alterações o equipamento fica obsoleto em relação as normas de segurança atuais e impõem maiores riscos aos operadores Tabela 2 Risco de operação da Prensa (antes alterações) Atividade acidente Risco de falha Troca da peça Troca da peça Troca da matriz/punção ou ajustes na prensa Troca da matriz/punção ou ajustes na prensa Acionamento da prensa Avanço do cilindro hidráulico Avanço cilindro hidráulico Avanço cilindro hidráulico (uso do calço) Avanço cilindro hidráulico Deixar uma das mãos na zona de prensagem Classificação do risco Total LO FE DHP NP HRN Falha na válvula. (falha material) Acionamento acidental da prensa por terceiro (falha humana) Acionamento acidental (falha humana) 1 2, ,5 0,1 1 0,25 Falha material da válvula 1,5 0, Esquecimento (falha humana) Total 266,25 11

12 Tabela 3 - Risco operação da Prensa (após alteração) Atividade Acidente Risco de falha Troca da peça Troca da peça Troca da matriz/punção ou ajustes na prensa Troca da matriz/punção ou ajustes na prensa Acionamento da prensa Avanço do cilindro hidráulico Avanço cilindro hidráulico Avanço cilindro hidráulico (uso do calço) Avanço cilindro hidráulico Deixar uma das mãos na zona de prensagem Falha na válvula. (falha material) Acionamento acidental da prensa por terceiro (falha humana) Acionamento acidental (falha humana) Falha material da válvula Esquecimento (falha humana) Classificação do risco Total LO FE DHP NP HRN 0, ,32 0,0 33 0,0 33 0,0 33 0,0 33 2, ,66 2,5 0,1 1 0, , , ,056 Total 3,17 É importante informar que cada tipo de prensa e cada tipo de operação possui uma necessidade diferente de alteração e adequação à norma. Sem dúvida a NR12 impõe alterações vitais ao funcionamento seguro da prensa e mesmo sendo necessário um investimento de ordem financeira, os benefícios podem ser considerados positivos quando comparados a redução dos acidentes e pela melhoria segurança dos operadores. Agradecimentos Agradecimento especial à empresa Calende pela cooperação e apoio técnico para produção deste artigo. REFERÊNCIAS 1 MICHELS, L. B. et al. Uma visão geral sobre os equipamentos utilizados no processo de forjamento. Ferramental, Curitiba, n. 49, Setembro/Outubro ABIMAQ. Princípios Básicos de sua Aplicação na Segurança do Trabalho em Prensas e Similares. Porto Alegre: [s.n.], TECHNOSUPPLY. Cortinas de luz. Technosupply, Disponivel em: < Acesso em: 20 junho RENE MENDES. Máquinas e acidentes de trabalho. Brasília: MTE/SIT; MPAS, v. 13, SILVA, K. P. D. A. Identificação de riscos e prevenção de acidentes em prensa e similares. Faculdades Integradas de Araraquara. Araraquara PRESSFORM. Retrofitting de Máquinas hidráulicas (adequação a norma NR-12). http: // Disponivel em: < Acesso em: 19 jun