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INTRODUÇÃO
Movimentação de materiais é a arte e a ciência do fluxo de materiais, envolvendo a embalagem, movimentação e estocagem. Levando somente em conta o transporte dos mesmos, pode-se afirmar que geralmente é uma tarefa que demanda grande esforço. O desenvolvimento e aprimoramento das máquinas de transporte tem por objetivo promover a redução de custos, um aumento da capacidade produtiva e a melhoria das condições de trabalho. A redução de custos será realizada através da minimização da mão-de- obra pela implantação de equipamentos mecânicos substituindo o trabalho braçal, exigindo menos esforço físico e reduzindo os tempos de deslocamento assim como os custos referentes aos materiais, pela melhor estrutura de acondicionamento e uma movimentação mais eficaz diminuindo o índice de perdas. Já o aumento da produção será conseqüência de uma racionalização dos processos de movimentação e estoque, o que permitirá maior rapidez na chegada dos materiais até as linhas de produção assim como permitirem um melhor acondicionamento do produto e uma máxima utilização do espaço na área de estocagem, com liberação de área produtiva e também um sistema de armazenagem mais eficiente. A escolha dos equipamentos específicos para cada tipo de material a ser transportado pode contribuir para uma melhor execução desta tarefa. Com o avanço tecnológico e a necessidade de otimização do tempo industrial (pela automação dos processos) verifica-se que equipamentos mais modernos e sofisticados são introduzidos no mercado, e a escolha dos mesmos depende de muitas variáveis, como o custo, o produto a ser manuseado, a necessidade de mão-de-obra especializada e espaço fabril disponível. Com a utilização de máquinas para a movimentação de materiais, obtém-se maior segurança no ambiente de trabalho, fazendo com que o risco de acidentes de trabalho com funcionários fique reduzido. Outro benefício aparente é a redução da fadiga, já que à medida que o homem emprega a máquina para realizar o serviço pesado e de risco, seu esforço braçal é praticamente eliminado. Ao mesmo tempo, aqueles que continuam trabalhando em serviços de transporte e armazenagem, trabalham com muito mais conforto, já que a máquina fará o esforço físico despendido pelo homem. Neste trabalho, abordaremos os principais equipamentos utilizados na movimentação de materiais, ressaltando suas classificações e aplicações no meio industrial.
1. SISTEMAS DE MOVIMENTAÇÃO DE MATERIAIS
Existe no mercado uma ampla variedade de máquinas de transportes de materiais, as quais diferem em tamanho, volume e forma de aplicação. Diversas classificações para essas máquinas são encontradas na literatura, porém, podemos dividi-las em quatro sistemas básicos, conforme a atividade funcional que neles será aplicado: sistemas de transportadores contínuos, sistemas de transportadores descontínuos, veículos industriais e equipamentos de elevação e transferência.
1.1. SISTEMAS DE TRANSPORTADORES CONTÍNUOS
São mecanismos destinados ao transporte de granéis e volumes em percursos horizontais, verticais ou inclinados, fazendo curvas ou não e com posição de operação fixa. São formados por um leito, onde o material desliza em um sistema de correias ou correntes sem fim acionadas por tambores ou polias. São utilizados onde haja grande fluxo de material a ser transportado em percursos fixos. Podem-se citar como exemplos os seguintes sistemas:
- Esteiras transportadoras: São equipamentos de ampla aplicação, podem ser de correia, fita ou de tela metálica utilizadas geralmente para grandes quantidades de material. As fitas metálicas podem ser feitas de aço carbono, aço inoxidável e aço revestido por borracha. Nas esteiras o ângulo máximo de inclinação é função das características do material (entre 20 e 35°). As esteiras transportadoras apresentam a desvantagem de possuir uma pequena flexibilidade na trajetória.
Figura 1.1 – Esteira transportadora.
Figura 1.3 – Transportadores de roscas.
- Transportadores magnéticos: Utilizados para a movimentação de peças e recipientes de ferro e aço. Consiste em duas faixas de ferro magnetizadas por ímãs permanentes colocados na parte posterior de um transportador de fita, com um pólo em cada faixa, assim, o material ferroso é conduzido e atraído simultaneamente, podendo seguir em trajetórias verticais e horizontais, ser virado, freando, etc. Vantagens: é silencioso, requer pouco espaço e manutenção, trabalha até embaixo d’água. Desvantagens: só transporta materiais ferrosos.
- Transportadores pneumáticos: Utilizados para transporte de materiais granulados em silos, moinhos e portos. Constituem-se em um conjunto de tubulações e de um sistema motor que produz a corrente de ar. Vantagens: funcionam em qualquer tipo de trajeto, vedação completa, requer pouco espaço, baixos custos de manutenção. Desvantagens: somente utilizado para materiais de pequena granulometria e não abrasivos.
- Transportadores de roletes livres: Não há mecanismo de acionamento (somente a força da gravidade ou manual). É um sistema de transporte econômico, não há manutenção, permite o transporte de todos os materiais não a granel. A superfície de fundo do material deve ser dura e plana e no mínimo 3 roletes devem estar agindo simultaneamente sobre a carga.
Figura 1.4 – Transportadores de roletes livres.
Figura 1.5 – Transportadores de roletes livres. Utilização em curva.
Figura 1.7 – Ponte rolante.
Figura 1.8 – Ponte rolante. Exemplo de aplicação.
- Stacker Crane: Consiste numa torre apoiada sobre um trilho inferior e guiada por um trilho superior. Pode ser instalada em corredores com menos de 1 metro de largura e
algumas torres atingem até 30m de altura. Exige alto investimento, mas ocasiona uma grande economia de espaço.
Figura 1.9 – Stacker Crane. Exemplo de aplicação 1.
Figura 1.10 – Stacker Crane. Exemplo de aplicação 2.
- Monovias: São dispositivos para elevação de cargas em indústrias ou depósitos, formados por uma única linha ou trilho, normalmente horizontal. São suspensos por pilares, onde sobre o trilho corre um carrinho equipado com uma talha operada por um sistema elétrico, pneumático ou manual com roldanas e cabos, ou engrenagens que reduzem o esforço de elevação da carga, permitindo suspendê-la com a força do braço ou de um pequeno motor. Esse sistema de monovia difere da ponte rolante por cobrir uma só linha ao invés de permitir translação nos três eixos.
Figura 1.13 – Monovia.
Figura 1.14 – Monovia. Exemplos de aplicação.
1.3. VEÍCULOS INDUSTRIAIS
São equipamentos, motorizados ou não, usados para movimentar cargas intermitentes, em percursos variáveis com superfícies e espaços apropriados, onde a função primária é transportar e/ou manobrar. São utilizados tanto junto ao processo de produção como no de armazenagem para não só transportar cargas, mas também colocá-las em posição conveniente. Sua principal característica é a flexibilidade de percurso e de carga e descarga.
- Carrinhos: São os equipamentos mais simples. Consistem em plataformas com rodas e um timão direcional. Possuem vantagens como baixo custo, versatilidade, manutenção quase inexistente. Desvantagens: capacidade de carga limitada, baixa velocidade e produção, exigem mão-de-obra.
- Palleteiras: Carrinhos com braços metálicos em forma de garfo e um pistão hidráulico para a elevação da carga (pequena elevação). As palleteiras podem ser motorizadas ou não.
- Empilhadeiras: Podem ser elétricas ou de combustão interna (verificar ventilação). São usadas quando o peso e a distância são maiores (se comparadas com o carrinho). As mais comuns são as frontais de contrapeso. Vantagens: livre escolha do caminho, exige pouca largura dos corredores, segurança ao operário e à carga, diminui a mão- de-obra. Desvantagens: retornam quase sempre vazias, exige operador especializado, exige paletização de cargas pequenas.
Figura 1.17 – AGV (Automated Guided Vehicle).
Figura 1.18 – AGVs. Exemplos de aplicação.
1.4. EQUIPAMENTOS DE ELEVAÇÃO E TRANSFERÊNCIA
São equipamentos destinados a mover cargas variadas para qualquer ponto dentro de uma área fixa, onde a função principal é transferir. São aplicados onde se deseja transferir materiais pesados, volumosos e desajeitados em curtas distâncias dentro de uma fábrica.
- Guindastes: Usados em pátios, construção pesada, portos e oficinas de manutenção. O veículo pode ser motorizado ou não. Opera cargas não paletizadas, versátil, alcança locais de difícil acesso mas apresenta a desvantagem de exigir espaço e ser lento.
- Talhas: Partes integradas de máquinas transportadoras, operadas por um sistema elétrico, pneumático ou manual com roldanas, cabos e engrenagens. São utilizadas em pontes rolantes, stacker cranes e monovias para realizar o movimento de elevação da carga.
- Plataformas de carga e descarga: Utilizadas no recebimento e na expedição de mercadorias, facilitando o trabalho. Geralmente são fixas.
- Mesas e plataformas hidráulicas: Usadas basicamente na elevação da carga geralmente em conjugação com outro equipamento ou pessoa.
Pontes rolantes, stacker cranes, pórticos e monovias, classificados nos sistemas de transportadores descontínuos, também podem ser encaixados nessa classe de equipamentos de elevação e transferência. O manuseio ou a movimentação interna de produtos e materiais significa transportar pequenas quantidades de bens por distâncias relativamente pequenas, quando comparadas com as distâncias na movimentação de longo curso executadas pelas companhias transportadoras. É atividade executada em depósitos, fábricas e lojas, assim como no transbordo entre tipos de transporte. Seu interesse concentra-se na movimentação rápida e de baixo custo das mercadorias (o transporte não agrega valor e é um item importante na redução de custos). Métodos e equipamentos de movimentação interna ineficientes podem acarretar altos custos para a empresa devido ao fato de que a atividade de manuseio deve ser repetida muitas vezes e envolve a segurança e integridade dos produtos.
2. MÁQUINAS DE ELEVAÇÃO
As máquinas de elevação são utilizadas em diversos seguimentos da indústria e são representadas por um grande número de equipamentos. Sua classificação é de difícil
A parte construtiva que diferencia este equipamento das demais máquinas de transporte é o sistema de elevação de carga. A concepção do sistema de elevação dos principais elementos de suspensão apresenta algumas características semelhantes. Os cabos de aço estão presentes na maioria dois equipamentos de elevação de carga. Outros elementos de sustentação, como por exemplo: correntes de elos redondos, correntes articuladas e rodas de cânhamo são utilizados em aplicações específicas, porém na construção dos equipamentos o cabo de aço é o principal elemento utilizado. As características que garantem ao cabo de aço esta grande utilização são: boa flexibilidade, grande capacidade de carga, durabilidade e padronização. A utilização dos cabos de aço nos equipamentos de elevação requer a utilização de dispositivos e acessórios que devem ser especificados no projeto dos equipamentos, os principais são: sapatas, manilhas, grampos, soquetes e terminais. As polias são os componentes que guiam e sustentam o cabo de aço. Na construção do sistema de elevação as polias devem ser móveis (passagem) ou compensadoras (equalizadoras). As polias móveis apresentam rotação que acompanha a velocidade de movimento do cabo enquanto as polias compensadoras apenas ajustam o movimento do cabo. A combinação de polias permite que a capacidade de um sistema de elevação seja multiplicada, reduzindo a velocidade de elevação. Este sistema é conhecido como moitão, um fator importante a ser observado nessas construções é o rendimento da transmissão. Na construção do sistema de polias outros componentes também devem ser especificados. O eixo deve ser calculado para suportar a carga de trabalho e os rolamentos devem ser especificados para a vida útil requerida. Os principais tipos de rolamentos utilizados nestas construções são: cargas leves – rolamentos de esferas, cargas elevadas – rolamentos de rolos cilíndricos ou rolamentos de rolos cônicos. O tambor é o elemento do sistema de elevação que tem a função de acomodar o cabo de aço entre os cursos mínimo e máximo. Esta condição, juntamente com o diâmetro especificado para o cabo, determina as características dimensionais para o tambor. Na condição máxima de desenrolamento do cabo devem ser previstas pelo menos duas espiras ainda enroladas sobre o tambor, desta forma a fixação do cabo fica isenta da força de tração. A extremidade do cabo é fixa no corpo do tambor através de grampos parafusados. A diversidade de tipos de cargas e materiais a serem movimentados pelos equipamentos de elevação exige para alguns casos o projeto de dispositivos especiais. O elemento mais comum é o gancho forjado. Estes componentes são normalizados e podem ser encontrados nos catálogos dos fabricantes especializados. Além dos ganchos podem ainda ser
citados como dispositivos utilizados os laços, manilhas, olhais. O projeto dos dispositivos de manuseio de carga envolve considerações especiais para cada caso em estudo.
2.1. MACACOS
Macaco é uma ferramenta mecânica utilizada para pequenos deslocamentos de cargas ou quando é requerida a movimentação de uma grande quantidade de peso. Os macacos utilizados em operações de transporte de materiais podem ser divididos em: macacos de parafuso e macacos hidráulicos.
2.1.1. Macaco de Parafuso
É um instrumento para a elevação de material pesado, pode ser encontrado em veículos, garagens e oficinas mecânicas, onde são utilizados para a elevação do automóvel para facilitar a manutenção. Permite que o esforço humano seja ampliado e transmitido à carga, através de um parafuse de rosca, promovendo a suspensão da peça. Devido ao seu efeito auto-blocante, este tipo de instrumento é mais seguro em relação aos macacos hidráulicos que necessitam que uma pressão contínua seja mantida para que a posição seja fixada. Em geral é utilizada uma lubrificação com graxa.
Figura 2.1 – Macaco de parafuso.
pneumático. Na maioria das aplicações industriais o acionamento elétrico. O projeto do guincho motorizado segue as mesmas condições do projeto de um sistema de elevação de uma ponte rolante. Os guinchos são equipamentos utilizados para a elevação de carga principalmente em locais de difícil acesso, durante os períodos de construção ou reforma de instalações. Para algumas aplicações os guinchos podem substituir o uso de máquinas com lança, em função do custo do aluguel da máquina.
Guinchos de cremalheira: Construção padronizada de guinchos portáteis em aço com caixa levantável (DIN 7355 e 7356) para capacidades de carga de 1,5 – 3 – 5 – 10t. A força manual é transmitida de uma manivela através de uma transmissão intermediária simples (até 3t) ou dupla (até 10t) de rodas dentadas para uma cremalheira que guia a carcaça e se apóia na roda dentada da cremalheira. A carga é sustentada pelo ressalto na extremidade superior da carcaça ou então por uma garra de sustentação soldada na extremidade inferior da carcaça. Rodas de triquete e lingüeta de trava unidas com uma manivela de segurança impedem uma descida não proposital da carga.
Guinchos manuais: Geralmente construídos como guinchos de armação ou guinchos de parede para forças de sustentação de 50 Kgf até 6000 Kgf. A carga é sustentada por um cabo de carga, também em cocha de cabo (por sua flexibilidade), enrolado em várias camadas sobre um tambor liso. Dependendo da capacidade de carga, engrenagem helicoidal com freio de compressão axial, mais frequentemente transmissão intermediária de rodas frontais de dois ou três passos, roda de tranqueta para frenagem de parada e descida, placas em chapa de aço; suportes de flange em ferro fundido com graxa lubrificante. A relação de transmissão dos guinchos manuais é calculada como nas talhas de rodas frontais. O rendimento total para a rosca (mancais de deslizamento engraxados, dentes perfilados) é de 0,9, com transmissão intermediária de um passo, 0,86 de dois passos e 0, de três passos. Na tabela abaixo podemos ver os rendimentos de mecanismos de talhas e guinchos.
com Peças da construção (^) Mancais de deslizamento
Mancais de rolamento Polias de corrente 0,94 0, Pinhões de corrente com rodas de cabrestante 0,93 0, Rodas de corrente para correntes de polia 0,94 0, Polias de cabo 0,96 0, Par de rodas frontais ou cônicas, lubrificação com graxa 0,95 0, Par de rodas frontais ou cônicas, lubrificação com óleo 0,96 0, Tambor para cabo 0,96 0,
A força da manivela manual, produzida por um operário, pode chegar a 12 Kgf com picos de até 25 Kgf, com um raio de manivela de 40 cm e uma altura confortável de eixo da manivela. O número de revoluções neste caso será de 24 rpm.
Guincho móvel manual: As peças da unidade motora comuns de talhas manuais são dispostas num quadro em aço soldado e deslocável à mão, força de sustentação de 1 a 25 Tf. Mecanismo de elevação com roda cabrestante, engrenagem helicoidal de dois passos, freios por pressão de sobrecarga, pinhão de corrente (para corrente de aço) ou roda para corrente de Gall: guincho móvel de engrenagem helicoidal. Tração de corrente de cabrestante para os mecanismos de elevação de 30 a 40 Kgf com carga nominal. Acionamento do mecanismo de translação através da roda de cabrestante (força de tração = 20 Kgf) que com forças de sustentação de até 3 Tf fica montada diretamente sobre o eixo da roda motriz que deverá ser acionada, em outros casos gira acima de uma transmissão intermediária de rodas dentadas deste eixo.
Guinchos acionados por motor elétrico: a) Guinchos para volumes – com gancho, fixos em guindastes giratórios (guindastes de cais e estaleiros, guindastes giratórios de torre para construções, guindastes flutuantes). Transmissão intermediária na caixa de mudanças fundida ou soldada com lubrificação a óleo. Os dentes enviesados e os rolamentos garantem funcionamento silencioso e bom rendimento. Caixa de mudanças para duas velocidades. Na maioria
