Engenharia Civil Research Papers - Academia.edu (original) (raw)

Prezados alunos,
Sejam bem-vindos a este semestre!
A proposta de Produção Textual Interdisciplinar em Grupo (PTG) terá como temática o
Desenvolvimento de Projeto para Melhoria de Esteiras Transportadoras. Esta temática visa
trabalhar interdisciplinarmente os conteúdos das disciplinas do semestre corrente, demonstrando a
relação prática entre elas nas atividades desenvolvidas no cotidiano profissional de um Engenheiro
Mecânico.
ORIENTAÇÕES DA PRODUÇÃO TEXTUAL
Formação dos grupos
 O trabalho será realizado em grupos composto por no mínimo 2 e no máximo 7 integrantes,
do mesmo curso e mesmo semestre.
 A formação dos grupos é de responsabilidade dos alunos. No entanto, solicitamos que sigam
as orientações passadas pelo tutor sobre a formação dos grupos.
 A produção textual é um trabalho original e, portanto, não poderá haver trabalhos idênticos
ao de outros alunos ou grupos.
 É importante que você leia os materiais disponíveis das disciplinas do semestre.
 A Produção Textual deverá ser desenvolvida inteiramente dentro das Normas da ABNT (Capa,
Folha de rosto, Sumário, Desenvolvimento, Conclusão, Referências, etc).
Situação Geradora de Aprendizagem (SGA)
Situação-problema: Desenvolvimento de Projetos para Melhoria de Esteiras Transportadoras
Com o desenvolvimento tecnológico, a automação de processos está cada vez mais presente
em nossas vidas. Tarefas que antigamente eram realizadas de forma manual e trabalhosa, hoje são
concluídas com apenas alguns toques na tela de um celular.
Essa evolução tecnológica somada com a alta disponibilidade da internet são fatores principais
que contribuem para a automação dos processos cotidianos, tanto empresariais quando pessoais.
PRODUÇÃO TEXTUAL
INTERDISCIPLINAR
EM GRUPO – PTG
Engenharia Mecânica
Dizemos que a automação de processos se refere à utilização da tecnologia relacionada a
sistemas e processamento de dados em benefício de controles e processos operacionais do cotidiano
de uma indústria, empresa ou simplesmente residência, utilizando a automação para substituir
atividades que eram desenvolvidas manualmente.
Dessa forma, automatizar um processo visa aumentar a produtividade de um projeto,
reduzindo custos operacionais, aumentando o desempenho e gerando vantagens competitivas para
a empresa. Como vantagens da automação em empresas, temos:
• redução do tempo de produção;
• gerenciamento de processos, independente da etapa em que se encontra;
• integração de diversos setores dentro da empresa, facilitando a comunicação entre
departamentos;
• definição e controle de indicadores de performance;
• realização no monitoramento de resultados em tempo real;
• ajuda a otimizar a tomada de decisões;
• redução do tempo de atividades operacionais;
• geração de relatórios precisos sobre os índices de produtividade da empresa.
Sendo assim, podemos afirmar que a automação de processos é uma tendência de nível global.
Cada vez mais processos presentes em nosso estilo de vida ou no setor empresarial serão
simplificados e solucionados por essa tecnologia.
Tendo em vista as novas tecnologias voltadas à automação de processos, a empresa, ao qual
você integra à equipe de engenheiros, está desenvolvendo projetos para automatizar os processos
de fabricação. Um desses projetos está relacionado a implantar e automatizar uma esteira para
transporte de produtos semiacabados.
Agora, é com vocês! Bom trabalho!
PRODUÇÃO TEXTUAL
INTERDISCIPLINAR
EM GRUPO – PTG
Engenharia Mecânica
TAREFAS: Desenvolvimento de Projetos para Melhoria de Esteiras Transportadoras
O desafio proposto a você, e sua equipe, consiste em apresentar o projeto de implantação e
automação de uma esteira para transportes de produtos semiacabados, considerando os aspectos
pertinentes às disciplinas desse semestre. Agora que vocês possuem conhecimento dessa missão,
elaborem um relatório da análise a ser entregue ao coordenador, contendo obrigatoriamente os
passos descritos a seguir, nessa sequência.
Tarefa 1: Tambor para esteira transportadora
Uma parte importante que constitui a esteira transportadora é conhecida como tambor (Figura
1). Ele é um equipamento imprescindível para o funcionamento das esteiras pelo fato de serem
responsáveis por uma série de processos, como potência, dobras, desvios e o retorno da correia.
Figura 1 – Tambor para esteira transportadora
Fonte: https://images.app.goo.gl/8jsGP9g97c6Hr4Z29, acesso em 15/07/2020.
Os tambores transportadores são compostos por elementos essenciais como corpo, discos
laterais e centrais, cubos, elemento de transmissão de torque, eixo, mancais e revestimentos.
Portanto, você e sua equipe devem selecionar o rolamento do mancal (Figura 2), sendo necessário
consultar o catálogo de um fabricante. Como sugestão, vocês podem utilizar os catálogo interativo
da SKF disponíveis nos links:
PRODUÇÃO TEXTUAL
INTERDISCIPLINAR
EM GRUPO – PTG
Engenharia Mecânica
 Rolamentos de rolos cilíndricos: https://www.skf.com/br/products/rolling-bearings/rollerbearings/
cylindrical-roller-bearings/single-row-cylindrical-roller-bearings
 Rolamentos de esferas: https://www.skf.com/br/products/rolling-bearings/ballbearings/
deep-groove-ball-bearings#cid-463368
Figura 2 – Mancal do tambor motriz
Fonte: https://images.app.goo.gl/rxkwZvPw3K5URrAbA, acesso em 15/07/2020.
Portanto, no projeto desenvolvido deve ser considerado um rolamento para um milhão de
rotações com uma vida de 5000 horas, a 3000 rpm, com carga de 5 kN com confiabilidade de 90%, e
devido ao eixo do tambor, o furo do rolamento deve ser de 50 mm. Apresente os cálculos para a
escolha do rolamento utilizado e o motivo da escolha, bem como as informações do rolamento.
Tarefa 2: Fabricação de componentes
Com intuito de dar continuidade ao processo de automação, a atenção deve ser voltada para a
fabricação dos componentes da esteira transportadora, como apresentado na Figura 3. Esses
componentes variam de acordo com o modelo de esteira, porém todas esteiras são constituídas
basicamente por uma correia para contato direto com os materiais transportados, rolo de retorno,
rolo de acionamento, roletes para sustentação da correia, mancais, eixos, motor elétrico e uma
estrutura de sustentação.
PRODUÇÃO TEXTUAL
INTERDISCIPLINAR
EM GRUPO – PTG
Engenharia Mecânica
Figura 3 – Modelo de Esteira Transportadora
Fonte: https://bit.ly/2Sj9W8I e https://bit.ly/2LPfN4h, acesso em 15/07/2020.
Visando evitar uma falha no transporte do produto pela correia, sua equipe está em dúvida em
relação ao material que deve ser utilizado para a fabricação dos roletes. Para a escolha adequada do
material, deve ser levado em consideração a combinação de resistência mecânica média e resistência
à fratura. Estas propriedades podem ser obtidas a partir da incorporação de elementos de liga
durante o beneficiamento do aço.
Depois de alguns apontamentos, você optou por utilizar o aço AISI 4340. Entretanto, apesar de
já ter selecionado o material que será utilizado para a fabricação do rolete, alguns membros da sua
equipe permanecem relutantes sobre a sua escolha. Logo, com base nos seus conhecimentos sobre
Fundição e Processos Siderúrgicos, você precisa fundamentar sua decisão. Sendo assim, responda as
perguntas a seguir, com intuito de obter o consenso final sobre a escolha do material.
1. Quais são as propriedades mecânicas apresentadas pelo aço AISI 4340?
2. Quais os elementos, bem como a composição, que constituem o aço AISI 4340 e as
propriedades requeridas para essa aplicação?
3. Como os elementos são incorporados no processamento do aço? (explique a fabricação do
aço de forma detalhada).
PRODUÇÃO TEXTUAL
INTERDISCIPLINAR
EM GRUPO – PTG
Engenharia Mecânica
Tarefa 3: Soldagem da junta
A American Welding Society (AWS) define soldabilidade como "a capacidade de um material
metálico ser soldado em uma estrutura adequadamente projetada e de a(s) junta(s) de solda
resultante(s) possuir as propriedades metalúrgicas necessárias para alcançar um desempenho
satisfatório na aplicação pretendida”. Esta definição coloca pontos importantes como: “o projeto é
adequado?”, “e as condições e o procedimento de soldagem?” Contudo, uma definição alternativa,
mais prática, seria: “a facilidade relativa com que uma solda satisfatória, que resulte em uma junta
similar ao metal sendo soldado, pode ser produzida”.
De acordo com a equipe de engenharia, foi encontrada dificuldades para realizar a soldagem
em alguns pontos da esteira. A equipe relata que essa dificuldade pode ser devido a soldabilidade do
material, tensões residuais e/ou falha no projeto da solda. Portanto, com base no material que foi
definido para a fabricação dos roletes, faça uma pesquisa que contemple a soldabilidade dos aços,
incluindo a liga selecionada, defina o procedimento de soldagem e o material do consumível que será
utilizado para a soldagem do aço AISI 4130. Pesquise também sobre, as tensões residuais e como
evitá-las. E, por fim, relate as principais considerações de projeto para uma junta soldada.
Tarefa 4: Fluxo difusional
Um dos componentes que constitui a esteira é a engrenagem. A engrenagem deve apresentar
ductilidade e elevada dureza superficial para não sofrer desgaste. Um dos processos de tratamento
termoquímico para obtenção dessas propriedades é conhecido como carbonetação, também
chamado de cementação. Dessa forma, você e sua equipe deverão: