O uso da manufatura aditiva nos projetos de produtos

A NBR ISO/ASTM 52910 de 05/2021 – Manufatura aditiva – Projetos – Requisitos, diretrizes e recomendações contém requisitos, diretrizes e recomendações para o uso da manufatura aditiva (MA) nos projetos de produtos. contém requisitos, diretrizes e recomendações para o uso da manufatura aditiva (MA) nos projetos de produtos. Aplica-se à etapa de projetos de todos os tipos de produtos, dispositivos, sistemas, componentes ou peças que são fabricadas por qualquer método de MA. Este documento ajuda a determinar quais tipos de considerações podem ser utilizadas durante o projeto, para melhor aplicação dos recursos dos processos de MA.

São abordadas orientações gerais e identificação de problemas; soluções específicas de projeto, processos e materiais não fazem parte deste documento. O público-alvo compreende três tipos de usuários: projetistas e gerentes que estão desenvolvendo produtos a serem fabricados por sistemas de MA; estudantes que estão aprendendo projeto mecânico e desenho assistido por computador; e desenvolvedores de diretrizes de projeto e de sistemas de orientação de MA.

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Quais devem ser as considerações de produto?

Quais as considerações do ambiente térmico que o projeto deve se basear?

Quais são as considerações de sustentabilidade do produto?

Quais são as considerações comerciais para decidir se a MA é o melhor método para a produção de uma peça?

Este documento fornece requisitos, diretrizes e recomendações para os projetos de peças e produtos a serem produzidos por processos de MA. As condições da peça ou do produto que favorecem a MA são destacadas. Da mesma forma, as condições que favorecem os processos de fabricação convencionais também são destacadas. Os principais elementos incluem: as oportunidades e liberdade de projeto que a MA oferece aos projetistas (Seção 5); as características ou questões que os projetistas devem considerar ao projetar as peças para MA, que compreendem o principal conteúdo destas diretrizes (Seção 6); e os avisos ou questões críticas para os projetistas, que indiquem situações que frequentemente levem a problemas em muitos dos sistemas de MA (Seção 7).

A estratégia geral para um projeto de MA é apresentada na figura abaixo. Esta é uma representação de um processo que projeta peças mecânicas para aplicações estruturais, em que o custo é o principal critério de decisão. O projetista pode substituir prazo por qualidade, prazo de entrega ou outro critério de decisão, se aplicável.

Além de considerações técnicas relacionadas às características funcionais, mecânicas ou de processos, o projetista também deve considerar os riscos associados à seleção dos processos de MA. O processo para identificação da potencialidade geral de fabricação com MA é apresentado na figura abaixo.

Esta é uma expansão da caixa identificação de potencial de aplicação da MA, no lado esquerdo da figura abaixo. Como apresentado, os principais critérios de decisão focam na disponibilidade do material, se a peça cabe ou não no volume de fabricação da máquina e na identificação de pelo menos uma característica da peça (personalização, redução de peso, geometria complexa) em que a MA seja particularmente recomendada.

Esses critérios representam muitas aplicações de engenharia mecânica para peças técnicas, mas não têm pretensão de serem únicos. Uma expansão para a caixa seleção do processo de MA a ser utilizado da Figura abaixo é representada na outra figura abaixo, indicando que a escolha do material é crítica na identificação do processo ou dos processos recomendados.

Se o material e o processo recomendados forem identificados, a consideração de outros requisitos de projeto pode prosseguir, incluindo considerações sobre características da superfície, geométricas, propriedades físicas, estáticas e dinâmicas, entre outros. Essas figuras apresentam uma abordagem típica para muitas peças mecânicas, mas não convém que sejam interpretadas como prática necessária prescrita.

A manufatura aditiva se diferencia de outros processos de manufatura por muitas razões, e estas diferenças proporcionam liberdades e oportunidades únicas de projeto que são destacadas nesta Seção. Em regras gerais, se uma peça puder ser fabricada de forma economicamente viável usando um processo de manufatura convencional, provavelmente esta peça não será fabricada utilizando a MA.

Entretanto, as peças que são boas candidatas para a MA tendem a ter geometrias complexas, geometrias customizadas, baixos volumes de produção, combinações especiais de propriedades ou características, ou combinações destas características. À medida que os processos e os materiais são melhorados, a ênfase nestas características provavelmente mudará. Na Seção 5, algumas oportunidades de projeto são destacadas e algumas limitações típicas são identificadas.

Para as oportunidades de projeto, deve-se entender o descrito a seguir. Contexto – A MA fabrica peças adicionando material camada por camada. Devido à própria natureza dos processos de MA, a MA tem muito mais grau de liberdade que outros processos de manufatura. Por exemplo, uma peça pode ser constituída por milhões de gotículas, se fabricada por um processo de jateamento de material.

O controle discreto sobre milhões de operações em micro e nanoescalas é, ao mesmo tempo, uma oportunidade e um desafio. Níveis de interdependência sem precedentes são evidentes entre as considerações e as variáveis do processo de manufatura, o que distingue a MA dos processos de manufatura convencionais. A capacidade de tirar a vantagem das oportunidades de projeto pode ser limitada pelas complexidades do planejamento de processo.

Visão global – A natureza aditiva, baseada em camadas, significa que qualquer formato de peça pode ser virtualmente fabricado sem ferramental, como moldes, matrizes ou dispositivos de fixação. Geometrias customizadas para indivíduos (clientes ou pacientes) podem ser fabricadas economicamente. Formas geométricas muito sofisticadas são possíveis com o uso de estruturas celulares (colmeia, lattice, esponja) ou estruturas convencionais. Frequentemente, múltiplos componentes de um conjunto fabricado por processos convencionais podem ser substituídos por uma única peça ou por um número menor de peças que sejam geometricamente mais complexas que os componentes sendo substituídos.

Isto pode levar ao desenvolvimento de peças mais leves e com melhor desempenho do que as montagens originais. Além disso, a redução do número de peças (chamada de consolidação de peças) tem vários benefícios para as atividades subsequentes. O tempo de montagem e de manutenção, a complexidade no chão de fábrica e o estoque de peças de reposição e ferramental podem ser reduzidos, levando à economia de custos ao longo da vida do produto.

Uma consideração adicional é que modelos para aplicações médicas com geometrias complexas podem ser facilmente fabricados a partir de dados de imagens médicas. Em muitos processos de MA, as composições e as propriedades do material podem ser variadas por meio de uma peça. Esta característica possibilita peças com gradiente funcional, nas quais as distribuições de propriedades mecânicas desejadas podem ser projetadas, variando-se a composição do material ou a sua microestrutura.

Sendo desejadas variações efetivas das propriedades mecânicas por meio de uma peça, o projetista pode fazer isso, tirando vantagem da capacidade dos processos de MA quanto à complexidade geométrica. Sendo desejadas variações na composição ou na microestrutura do material, estas variações podem ser alcançadas, mas com limites que dependem do processo ou do equipamento específico. Considerando todos os processos de MA, alguns deles permitem o controle de variação de material ponto a ponto, alguns fornecem controle discreto dentro de uma camada e a maioria permite controle discreto entre as camadas (a fotopolimerização em cuba é a exceção).

No processo de jateamento de material e de jato de aglutinante, a composição do material pode ser variada de maneira praticamente contínua, gota a gota, ou mesmo por mistura de gotículas. Do mesmo modo, o processo de deposição de energia direcionada pode produzir várias composições de materiais, variando a composição do pó que é injetado na poça de fusão (melt pool).

O controle discreto da composição de materiais utilizados pode ser implementado em processo de extrusão de material, utilizando, por exemplo, múltiplos bicos extrusores. O processo de fusão em leito de pó (PBF) pode ter limitações, uma vez que podem surgir dificuldades na separação dos pós não fundidos.

É importante notar que os recursos específicos dos equipamentos vão mudar e evoluir continuamente com o tempo, mas a tendência geral é aumentar a flexibilidade da composição do material e a capacidade de controle das propriedades. Existe uma importante oportunidade de otimizar o projeto de peças, para atingir propriedades estruturais sem precedentes.

O conceito de projeto para funcionalidade pode ser concretizado, o que significa que, se as funções de uma peça puderem ser matematicamente determinadas, a peça pode ser otimizada para adquiri-las. Novos métodos de otimização topológica e de forma foram desenvolvidos a este respeito.

Os projetos resultantes podem possuir geometrias muito complexas, utilizando estruturas internas tipo colmeia, lattice ou esponja, que, por sua vez, podem possuir combinações e variações complexas de materiais ou uma combinação de ambas. É necessária pesquisa nesta área, mas alguns exemplos práticos já estão surgindo.

Outras oportunidades envolvem algumas considerações comerciais. Como na MA nenhum ferramental é necessário para a fabricação de peças, os prazos de entrega podem ser reduzidos, quando comparados à manufatura convencional de novos projetos. É necessário pouco investimento em infraestrutura, o que permite a customização em massa e o incremento da capacidade de resposta às mudanças de mercado.

No caso de manutenção, a fabricação de componentes para reposição pode ser vantajosa em relação tanto aos custos quanto ao prazo de entrega. Visão global – É usual apontar as características do projeto que indicam situações em que a MA provavelmente não seria utilizada. Em termos concisos, se uma peça puder ser economicamente fabricada utilizando um processo de fabricação convencional e se puder atender aos requisitos, é improvável que seja uma boa candidata para a MA. Convém que o projetista considere custo, tempo de entrega e riscos ao decidir pela MA.

Uma importante vantagem dos processos de MA é a flexibilidade de fabricar uma variedade de peças com formatos complexos e personalizados, e a possibilidade de distribuições complexas de materiais. Se alguém desejar a produção em massa e em larga escala de peças simples, a MA pode não ser adequada sem melhorias significativas no tempo e no custo de produção.

O projetista deve estar atento às opções de materiais disponíveis, à variedade e à qualidade do material de alimentação, e a como as propriedades mecânicas e as outras propriedades físicas variam, quando comparadas entre a manufatura aditiva e a convencional. Os materiais para MA possuem diferentes características e propriedades, porque eles são processados de maneira diferente que os utilizados para fabricação convencional.

Convém que os projetistas estejam cientes de que as propriedades das peças fabricadas por MA são altamente sensíveis aos parâmetros de processo e que a estabilidade do processo é um problema significativo que pode limitar a liberdade do projeto. Além disto, convém que os projetistas entendam as anisotropias frequentemente presentes em materiais processados por MA.

Em alguns processos, as propriedades no plano de fabricação (direções X, Y) são diferentes das propriedades no eixo de fabricação (eixo Z). Com alguns metais, é possível obter propriedades mecânicas superiores às obtidas por processo de conformação mecânica. No entanto, normalmente, as propriedades de fadiga e de resistência ao impacto das peças fabricadas por MA, na condição de como fabricadas, são inferiores às de materiais processados convencionalmente.

Todas as máquinas de MA discretizam a geometria da peça antes de fabricá-la. A discretização pode ser feita de diversas formas. Por exemplo, muitas máquinas de MA fabricam peças em um modo camada por camada. Em jateamento de material e em jato aglutinante, gotas discretas de material são depositadas.

Em outros processos, percursos vetoriais discretos (por exemplo, de um laser) são usados para processar o material. Devido a esta discretização da geometria das peças, geralmente a superfície externa da peça não é lisa, uma vez que as divisões entre as camadas ficam evidentes. Em outros casos, as peças podem ter pequenos vazios internos.

A discretização da geometria gera muitos outros efeitos. Características pequenas podem ser mal formadas. Paredes ou estruturas finas, inclinadas em relação à direção de fabricação, podem ser mais espessas que o desejado. Além disso, se a parede ou a estrutura for quase horizontal, ela pode ser muito fraca, pois pode ocorrer pouca sobreposição de camadas. Da mesma forma, pequenas características negativas, como furos, podem sofrer o efeito oposto, ficando menores que o desejado e com formas distorcidas.

O pós-processamento das peças é requerido por muitos processos de MA ou pode ser solicitado pelo usuário final. Uma variedade de métodos mecânicos, químicos e térmicos pode ser aplicada. Vários tipos de processo de MA utilizam estruturas de suporte na fabricação das peças que precisam ser removidas.

Em alguns casos, os suportes podem ser removidos usando solventes, mas, em outros, os suportes precisam ser removidos mecanicamente. Convém que o usuário considere o trabalho, o tratamento manual do componente e o tempo adicionais que estas operações requerem. Adicionalmente, convém que os projetistas entendam que a presença de estruturas de suporte pode afetar o acabamento ou a precisão das superfícies suportadas.

Além da remoção da estrutura de suporte, outras operações de pós-processamento podem ser necessárias ou solicitadas, incluindo a remoção de pó em excesso, melhoria no acabamento da superfície, usinagem, tratamentos térmicos e revestimentos. Se uma peça tiver cavidades internas, convém que o projetista considere as características na peça que permitam remover das cavidades as estruturas de suporte, o pó não sinterizado (PBF) ou a resina líquida (fotopolimerização em cuba).

Dependendo dos requisitos de precisão e de acabamento da superfície, a peça pode requerer usinagem de acabamento, polimento, retificação, jateamento de esferas ou jateamento com granalha. Peças de metal podem requerer, por exemplo, um tratamento térmico para alívio de tensões residuais. Podem ser requeridos revestimentos, como pintura, galvanoplastia ou infiltração de resina.

As operações de pós-processamento aumentam o custo das peças fabricadas por MA. Cada processo de MA possui um envelope de fabricação limitado. Se uma peça for maior que o envelope de fabricação de um processo de MA, ela pode ser dividida em várias peças, a serem montadas após a fabricação. Em alguns casos, isto não é tecnicamente ou economicamente viável.

As dimensões e as tolerâncias dos engates rápidos pneumáticos

Deve-se saber as dimensões e as tolerâncias assim como assegura a intercambiabilidade dos engates rápidos pneumáticos.

A NBR ISO 6150 de 01/2021 – Sistemas pneumáticos – Engate rápido cilíndrico para pressão de trabalho máxima de 1 MPa,1,6 MPa e 2,5 MPa (10 bar, 16 bar e 25 bar) – Dimensões do engate rápido macho, especificações, orientações de aplicação e testes estabelece as dimensões e tolerâncias assim como assegura a intercambiabilidade dos engates rápidos pneumáticos. Também fornece especificações e orientações de aplicação e especifica testes a serem aplicados no engate rápido macho junto com o engate rápido fêmea. A construção e as dimensões dos engates rápidos fêmeas são deixadas como opção do fabricante.

Este documento aplica-se aos engates rápidos cilíndricos para pressão de trabalho máxima de 1 MPa, 1,6 MPa e 2,5 MPa (10 bar, 16 bar e 25 bar) para uso em sistemas pneumáticos. Engates rápidos com válvulas de fechamento para equipamentos de solda, corte e processos relacionados estão cobertos pela ISO 7289. Este documento aplica-se somente ao critério dimensional dos produtos fabricados de acordo com este documento. Ele não se aplica às suas características funcionais.

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O que é a máxima pressão de trabalho?

Quais são as dimensões para engates rápidos macho de 1,6 MPa (16 bar) de pressão máxima de trabalho (série B)?

Como deve ser definido o acabamento superficial do sistema pneumático?

Como deve ser executado o ensaio de acuracidade dos equipamentos e instrumentação dos ensaios?

Nos sistemas pneumáticos, a energia é transmitida e controlada pelo gás pressurizado contido em um circuito fechado. Conexões de engate rápido cilíndricas em conformidade com este documento são projetadas para unir ou separar linhas condutoras de fluido sem a necessidade de utilizar ferramentas ou dispositivos especiais.

Os engates rápidos cilíndricos para sistemas pneumáticos são classificados conforme a pressão máxima de trabalho nas três diferentes séries a seguir: Série A – Engates rápidos cilíndricos para uma máxima pressão de trabalho de 1 MPa (10 bar); Série B – Engates rápidos cilíndricos para uma máxima pressão de trabalho de 1,6 MPa (16 bar); Série C – Engates rápidos cilíndricos para uma máxima pressão de trabalho de 2,5 MPa (25 bar).

As tabelas e a figuras destinam-se somente às dimensões e tolerância do engate rápido macho. As dimensões externas do engate rápido fêmea são deixadas como opção do fabricante; a mesma condição aplica-se ao terminal oposto do engate rápido macho para conexão a outro componente, tubo ou mangueira. As dimensões e tolerância para engates rápidos machos cilíndricos da série A são mostradas na figura abaixo e dadas na tabela abaixo.

A designação para um engate rápido de acordo com este documento deve incluir, na ordem dada, as seguintes informações: identificação do bloco, ou seja, a palavra “Engate Rápido”; referência para este documento; colocar a letra para a série do acoplamento (isto é, A, B ou C); diâmetro nominal. Exemplo Um acoplamento engate rápido cilíndrico para máxima pressão de trabalho de 1,6 MPa (16 bar), ou seja, série B, com diâmetro nominal de 15 mm, deve ser designado como a seguir: engate rápido NBR ISO 6150 – B– 15.

Os engates rápidos (macho e fêmea), devem estar em condições de uso após terem sido submetidos a uma pressão de teste, como descrito em 8.3, de 1,5 vez a pressão máxima de trabalho. Os engates rápidos (macho e fêmea), devem ser projetados para suportar quatro vezes a pressão de trabalho.

Para os testes em temperaturas extremas de trabalho, submeter os engates rápidos (macho e fêmea), de acordo com o procedimento descrito nessa norma, para a temperatura extrema de trabalho de operação recomendada pelo fabricante, nas posições engatadas e desengatadas: por 6 h na máxima temperatura de trabalho, em cada posição; por 4 h na mínima temperatura de trabalho, em cada posição. Registrar qualquer sinal de vazamento, deformação ou mau funcionamento.

O engate macho e o engate fêmea devem ser tais que, quando submetidos à máxima pressão de trabalho, a mangueira ou ferramenta a ser conectada possa rotacionar para alinhamento, de modo a prevenir uma carga de torque da mangueira ou engate. Para o teste de rigidez estrutural, o engate rápido acoplado deve suportar: uma carga radial de 2.200 N; uma carga axial de 2.200 N. Para acoplamentos feitos de material plástico, recomenda-se que a carga seja limitada a 400 N.

O engate rápido acoplado ou somente o engate fêmea devem ter vazamento que não exceda os valores indicados pelo fabricante na máxima pressão de trabalho. Este requisito deve ser verificado de acordo com o procedimento descrito nessa norma.

Para a instalação em ferramentas com vibração, recomenda-se inserir uma mangueira flexível de comprimento mínimo de 300 mm entre a ferramenta com vibração e o engate rápido. O projetista do circuito e/ou o usuário devem estar atentos ao fato de que um sistema de descompressão deve ser fornecido para aprimorar a segurança durante o acoplamento e desacoplamento (ver ISO 4414). Por exemplo, para evitar que o acoplamento macho seja expulso perigosamente devido à pressão; para evitar que ar comprimido ou o material particulado seja expelido perigosamente; para permitir o acoplamento e desacoplamento em níveis de pressões seguras.

IEC TR 63164-2: a confiabilidade de dispositivos e sistemas de automação industrial

Esse relatório técnico (Technical Report – TR), editado em 2020 pela International Electrotechnical Commission (IEC), fornece a orientação sobre o cálculo de dados de confiabilidade de sistemas de automação que podem ser simplificados como estrutura em série, paralela ou mista com base em dados de confiabilidade de dispositivos únicos e / ou subsistemas, e na forma de apresentar os dados.

A IEC TR 63164-2: 2020 – Reliability of industrial automation devices and systems – Part 2: System reliability fornece a orientação sobre o cálculo de dados de confiabilidade de sistemas de automação que podem ser simplificados como estrutura em série, paralela ou mista com base em dados de confiabilidade de dispositivos únicos e / ou subsistemas, e na forma de apresentar os dados. Esse procedimento é direcionado apenas à confiabilidade dos sistemas de automação, mas não aos sistemas que incorporam sistemas de automação, por exemplo, planta de processo.

A confiabilidade está incluída na segurança do equipamento e este documento se concentra principalmente nas falhas de hardware aleatórias que afetam a confiabilidade. Confiabilidade é usada como um termo coletivo para as características de qualidade relacionadas ao tempo de um item e inclui, adicionalmente, disponibilidade, recuperabilidade, capacidade de manutenção, desempenho de suporte de manutenção e, em alguns casos, outras características como durabilidade, proteção e segurança, que não são no âmbito deste relatório técnico.

Conteúdo da norma

PREFÁCIO………………….. 3

INTRODUÇÃO……………… 5

1 Escopo …………………… 6

2 Referências normativas…… 6

3 Termos, definições e termos abreviados ……6

3.1 Termos e definições……………………. 6

3.2 Termos abreviados…………………….. 9

4 Confiabilidade do sistema………… 9

5 Cálculo da confiabilidade do sistema…………………… 9

5.1 Geral…………….. 9

5.2 Forma para apresentar dados de confiabilidade……….. 10

5.3 Estruturas e cálculos…………………………… 10

5.3.1 Fórmulas básicas…………………………. 10

5.3.2 Estruturas em série……………………… 11

5.3.3 Estruturas paralelas…………………….. 12

5.3.4 Estruturas mistas………………………….. 13

5.3.5 Resumo…………………………….. ……. 14

Anexo A (informativo) Exemplos de sistemas de automação típicos…………………….15

A.1 Geral……………. …………….. 15

A.2 Exemplo para estrutura em série do sistema de automação de processo…………………… 15

A.3 Exemplo para estrutura mista de subsistema de automação de processo…………………… 16

Anexo B (informativo) Métodos para melhorar a confiabilidade do sistema……………….. … 18

B.1 Geral …………. …………….. 18

B.2 Métodos para reduzir a falha sistemática…………………. 18

B.2.1 Geral…………………………. ……… 18

B.2.2 Medidas para evitar falha sistemática…………… 18

B.2.3 Medidas para controlar a falha sistemática………. 18

B.3 Método de redução de falha aleatória de hardware……. 19

B.3.1 Projeto tolerante a falhas………………………………. 19

B.3.2 Projeto de prevenção de erros…………………….. 19

B.3.3 Projeto de desclassificação do sistema…………………. 19

Bibliografia…………….. ………………….. 21

Figura 1 – Diagrama de blocos de confiabilidade em série…………………………. 11

Figura 2 – Diagrama de blocos de confiabilidade paralela……………………… 12

Figura 3 – Diagrama de blocos de confiabilidade em série paralela geral (redundância)…………………. 13

Figura 4 – Reduzir a estrutura mista………………….. 13

Figura A.1 – Um sistema de automação de processo típico (fundição de alumínio) ……………….. 15

Figura A.2 – Diagrama de blocos para sistema de automação de fundição de alumínio……………………… 16

Figura A.3 – Processo de sedimentação e lavagem para sistema de automação da fundição de alumínio ………. 16

Figura A.4 – Diagrama de blocos para o processo de assentamento e lavagem………………………. ………. 17

No contexto da manufatura inteligente, novos modos de produção, como customização em massa com base em fábricas interconectadas, requerem interconexão em tempo real, comutação frequente e integração em diferentes níveis. Portanto, a confiabilidade é um requisito importante para os sistemas de automação nas fábricas. Dados de confiabilidade de sistemas de automação são a base para o planejamento de manutenção, por exemplo manutenção de estoque de peças de reposição de uma linha de produção.

Um sistema de automação geralmente consiste em vários dispositivos ou máquinas diferentes que são usados em série, em paralelo ou mistos. Este relatório técnico fornece orientação para o integrador de sistema sobre como avaliar a confiabilidade de tais sistemas inteiros. Este relatório é a segunda parte da série. Esta parte se concentra no cálculo das taxas de falha ou valores de confiabilidade para sistemas com base em taxas de falha ou valores de confiabilidade de dispositivos individuais, dependendo da estrutura do sistema.

Isso é necessário para que os integradores de sistema ou projetistas possam calcular a confiabilidade de um sistema inteiro a partir dos valores de confiabilidade de dispositivos individuais (consulte IEC TS 63164-1). As partes da série IEC 63164 são: Parte 1: Garantia de dados de confiabilidade de dispositivos de automação e especificação de sua fonte; Parte 2: Confiabilidade do sistema. As partes futuras poderão incluir os seguintes assuntos: coleta de dados de confiabilidade para dispositivos de automação em campo; e um guia do usuário.

Os requisitos para os equipamentos elétricos de máquinas

Conheça os requisitos dos equipamentos e sistemas elétricos, eletrônicos e eletrônicos programáveis para máquinas não transportáveis à mão durante o trabalho, incluindo um grupo de máquinas que trabalham em conjunto de forma coordenada.

A NBR IEC 60204-1 de 07/2020 – Segurança de máquinas — Equipamentos elétricos de máquinas – Parte 1: Requisitos gerais se aplica aos equipamentos e sistemas elétricos, eletrônicos e eletrônicos programáveis para máquinas não transportáveis à mão durante o trabalho, incluindo um grupo de máquinas que trabalham em conjunto de forma coordenada. É uma norma de aplicação e não se destina a limitar ou inibir o avanço tecnológico. Nesta parte, o termo elétrico inclui assuntos elétricos, eletrônicos e eletrônicos programáveis (ou seja, equipamentos elétricos, significa equipamentos elétricos, eletrônicos e eletrônicos programáveis). No seu contexto, o termo pessoa refere-se a qualquer indivíduo e inclui as pessoas que são designadas e instruídas pelo usuário ou seu (s) representante (s) no uso e cuidado da máquina em questão.

Os equipamentos abrangidos por esta parte começam no ponto de conexão da alimentação ao equipamento elétrico da máquina. Os requisitos para a instalação de alimentação elétrica são fornecidos na série IEC 60364. Esta parte se aplica aos equipamentos elétricos ou partes dos equipamentos elétricos que operam com tensões nominais de alimentação não superiores a 1.000 V para corrente alternada (ca) e não superiores a 1.500 V para corrente contínua (cc), e com frequências nominais de alimentação não superiores a 200 Hz. Informações sobre equipamentos elétricos ou partes dos equipamentos elétricos que operam com tensões nominais de alimentação mais elevadas podem ser encontradas na IEC 60204-11.

Esta parte não abrange todos os requisitos (por exemplo, proteção, travamento ou controle) que são necessários ou requeridos por outras normas ou regulamentos, a fim de proteger as pessoas dos perigos, exceto perigos elétricos. Cada tipo de máquina tem requisitos únicos a serem acomodados para fornecer segurança adequada. Inclui especificamente, porém não é limitada a equipamentos elétricos de máquinas para montagem de peças ou de componentes ligados entre si, em que pelo menos um deles se move, com os atuadores apropriados da máquina, circuitos de comando e potência agrupados de forma a atender a uma aplicação específica, em particular para o processamento, tratamento, movimento ou empacotamento de um material.

O Anexo C lista exemplos de máquinas cujos equipamentos elétricos podem ser abrangidos por esta parte que não especifica requisitos adicionais e especiais que podem ser aplicados aos equipamentos elétricos de máquinas que, por exemplo: se destinam ao uso ao ar livre (ou seja, fora das edificações ou outras estruturas de proteção); utilizam, processam ou produzem material potencialmente explosivo (por exemplo, tinta ou serragem); se destinam ao uso em atmosferas potencialmente explosivas e/ou inflamáveis; têm riscos especiais ao produzir ou utilizar determinados materiais; se destinam ao uso em minas; são máquinas, unidades e sistemas de costura (que são abrangidas pela IEC 60204-31); são máquinas de içamento (que são abrangidas pela IEC 60204-32); são equipamentos de fabricação de semicondutores (que são abrangidos pela IEC 60204-33). Os circuitos de energia onde a energia elétrica é utilizada diretamente como uma ferramenta de trabalho são excluídos desta parte.

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Quais são as abreviaturas usadas nessa norma?

Qual (is) o (s) meio (s) de operação do dispositivo de seccionamento da alimentação?

Quais são os dispositivos para remoção de energia para prevenção contra partida inesperada?

Quais são os dispositivos para isolamento do equipamento elétrico?

Essa norma provê os requisitos e as recomendações relativos ao equipamento elétrico de máquinas, de modo a promover a segurança de pessoas e da propriedade; a consistência da resposta do controle; a facilidade de operação e manutenção. Mais orientações sobre o uso desta parte são fornecidas no Anexo F. A figura abaixo foi fornecida como um auxílio para a compreensão da inter-relação dos vários elementos de uma máquina e seus equipamentos associados. É um diagrama de blocos de uma máquina típica e equipamentos associados que mostram os vários elementos dos equipamentos elétricos tratados nesta parte. Os números entre parênteses () referem-se às Seções e Subseções nesta parte.

É entendido na figura abaixo que todos os elementos obtidos em conjunto, incluindo os dispositivos de segurança, ferramental/dispositivo, software e documentação, constituem a máquina e que uma ou mais máquinas que trabalham em conjunto, geralmente com pelo menos um nível de controle de supervisão, constituem uma célula ou sistema de manufatura. Esta norma especifica os requisitos para o equipamento elétrico de máquinas. Os riscos associados aos perigos pertinentes ao equipamento elétrico devem ser avaliados como parte dos requisitos gerais para apreciação de riscos da máquina. Isto vai identificar a necessidade para redução dos riscos; e determinar as reduções adequadas dos riscos; e determinar as medidas de proteções necessárias para as pessoas que podem estar expostas a esses perigos, mantendo ainda um desempenho apropriado da máquina e seus equipamentos.

As situações perigosas podem resultar das, mas não estão limitadas às, seguintes causas: falhas ou defeitos no equipamento elétrico, resultando na possibilidade de choque elétrico, arco elétrico ou incêndio; falhas ou defeitos nos circuitos de controle (ou componentes e dispositivos associados a esses circuitos), resultando no mau funcionamento da máquina; perturbações ou interrupções nas fontes de alimentação, bem como falhas ou defeitos nos circuitos de energia, resultando no mau funcionamento da máquina; perda da continuidade dos circuitos que pode resultar em uma falha de uma função de segurança, por exemplo, aquela que depende de contatos deslizantes ou giratórios; as perturbações elétricas, por exemplo, eletromagnéticas, eletrostáticas externas ao equipamento elétrico ou geradas internamente, resultando no mau funcionamento da máquina; liberação de energia armazenada (elétrica ou mecânica), resultando em, por exemplo, choque elétrico, movimento inesperado que pode provocar lesões; ruído acústico e vibração mecânica em níveis que provoquem problemas de saúde às pessoas; temperaturas da superfície que podem provocar lesões. As medidas de segurança são uma combinação das medidas incorporadas na fase de projeto e das medidas requeridas a serem implementadas pelo usuário.

O processo de projeto e desenvolvimento deve identificar os perigos e os riscos dele decorrentes. Quando os perigos não puderem ser removidos e/ou os riscos não puderem ser suficientemente reduzidos por medidas de segurança inerentes ao projeto, medidas de proteção (por exemplo, dispositivos de proteção) devem ser fornecidas para reduzir o risco. Medidas adicionais (por exemplo, meios informativos) devem ser fornecidas quando uma redução de risco adicional for necessária.

Além disso, os procedimentos de trabalho que reduzam o risco podem ser necessários. É recomendado que, quando o usuário for conhecedor do tipo de máquina ou da aplicação, o Anexo B seja utilizado para facilitar a troca de informações entre o usuário e o (s) fornecedor (es) sobre as condições básicas e especificações adicionais do usuário relativas ao equipamento elétrico. Essas especificações adicionais podem fornecer características adicionais que dependem do tipo de máquina (ou grupo de máquinas) e da aplicação; facilitar a manutenção e o reparo; e melhorar a confiabilidade e a facilidade de operação.

Os componentes e dispositivos elétricos devem ser adequados para o seu uso pretendido; e estar em conformidade com as normas IEC aplicáveis, caso existam; e ser aplicados de acordo com as instruções do fornecedor. O equipamento elétrico deve ser adequado para as condições ambientais físicas e operacionais de seu uso devido. Os requisitos a seguir abrangem as condições ambientais e operacionais físicas da maioria das máquinas abrangidas por esta parte. Quando as condições especiais forem aplicadas ou os limites especificados forem excedidos, uma troca de informações entre o usuário e o fornecedor pode ser necessária.

O equipamento elétrico não pode gerar perturbações eletromagnéticas acima dos níveis que são apropriados para o seu devido ambiente operacional. Além disso, o equipamento elétrico deve ter um nível de imunidade suficiente às perturbações eletromagnéticas, de modo que ele possa funcionar no seu devido ambiente. Os ensaios de imunidade e/ou emissões são requeridos no equipamento elétrico, a menos que as seguintes condições sejam atendidas: os dispositivos e componentes incorporados estejam em conformidade com os requisitos de EMC para o ambiente de EMC pretendido especificado na norma aplicável do produto (ou outras normas, quando não existir a norma do produto); a instalação e a fiação elétrica sejam consistentes com as instruções fornecidas pelo fornecedor dos dispositivos e componentes em relação às influências mútuas (cabeamento, blindagem, aterramento, etc.) ou com o Anexo H informativo, se essas instruções não estiverem disponíveis no fornecedor.

As normas genéricas de EMC da IEC 61000-6-1 ou IEC 61000-6-2 e IEC 61000-6-3 ou IEC 61000-6-4 fornecem limites gerais de emissões e imunidade de EMC. O equipamento elétrico deve ser capaz de operar corretamente à temperatura ambiente pretendida do ar. O requisito mínimo para todo o equipamento elétrico operar corretamente em temperaturas ambiente do ar, fora dos invólucros (gabinete ou caixa), é entre + 5 °C e + 40 °C.

O equipamento elétrico deve ser capaz de operar corretamente quando a umidade relativa não exceder 50 % a uma temperatura máxima de + 40 °C. Umidades relativas mais elevadas são permitidas em temperaturas mais baixas (por exemplo, 90 % a 20 °C). Os efeitos nocivos da condensação ocasional devem ser evitados no projeto do equipamento ou, quando necessário, por medidas adicionais (por exemplo, aquecedores embutidos, condicionadores de ar, furos de drenagem).

O equipamento elétrico deve ser capaz de operar corretamente em altitudes de até 1.000 m acima do nível médio do mar. Para o equipamento a ser utilizado em altitudes mais elevadas, é necessário levar em consideração a redução: da rigidez dielétrica; e da capacidade de chaveamento dos dispositivos; e do efeito de resfriamento do ar. É recomendado que o fabricante seja consultado sobre os fatores de correção a serem utilizados quando esses fatores não forem fornecidos nos dados do produto.

O equipamento elétrico deve ser adequadamente protegido contra a penetração de sólidos e líquidos. O equipamento elétrico deve ser adequadamente protegido contra contaminantes (por exemplo, poeira, ácido, gases corrosivos, sais) que possam estar presentes no ambiente físico em que o equipamento elétrico vai ser instalado. Quando o equipamento for submetido à radiação (por exemplo, micro-ondas, raio ultravioleta, raio laser, raio X), medidas adicionais devem ser tomadas para evitar o mau funcionamento do equipamento e a deterioração acelerada da isolação.

Os efeitos indesejáveis de vibração, choque e impacto (incluindo os gerados pela máquina, pelo equipamento associado e pelo ambiente físico) devem ser evitados pela seleção do equipamento adequado, instalando-o distante da máquina, ou pelo fornecimento de suportes antivibração. O equipamento elétrico deve ser projetado para resistir, ou precauções adequadas devem ser tomadas para proteger contra os efeitos do transporte e das temperaturas de armazenamento dentro da faixa de –25 °C a +55 °C e por curtos períodos não superiores a 24 h em até +70 °C. Meios adequados devem ser fornecidos para evitar danos de umidade, vibração e choque.

Os equipamentos elétricos, incluindo cabos isolados de PVC, são suscetíveis a danos em baixas temperaturas. O equipamento elétrico pesado e volumoso que tenha que ser removido da máquina para transporte ou que seja independente da máquina deve ser fornecido com meios adequados para o manuseio, incluindo, quando necessário, meios para manuseio por gruas ou equipamento similar. É recomendado que, quando possível, o equipamento elétrico de uma máquina seja conectado a uma única alimentação de entrada.

Quando outra alimentação for necessária para certas partes do equipamento (por exemplo, equipamentos eletrônicos que operam em uma tensão diferente), convém que essa alimentação seja derivada, na medida do possível, dos dispositivos (por exemplo, transformadores, conversores) que fazem parte do equipamento elétrico da máquina. Para máquinas de grande porte complexas, pode haver a necessidade de mais de uma alimentação de entrada, dependendo das disposições de alimentação no local. A menos que um plugue seja fornecido com a máquina para a conexão à alimentação, é recomendado que os condutores de alimentação terminem no dispositivo de seccionamento da alimentação.

Quando um condutor neutro for utilizado, ele deve ser claramente indicado na documentação técnica da máquina, como no diagrama de instalação e no diagrama do circuito, e um terminal isolado separado, marcado com a letra N, de acordo com 16.1, deve ser fornecido para o condutor neutro. O terminal neutro pode ser fornecido como parte do dispositivo de seccionamento da alimentação. Não pode haver conexão alguma entre o condutor neutro e o circuito de proteção dentro do equipamento elétrico.

Exceção: uma conexão pode ser efetuada entre o terminal neutro e o terminal PE no ponto da conexão do equipamento elétrico a um sistema de alimentação TN-C. Para máquinas fornecidas de fontes paralelas, os requisitos da IEC 60364-1 para sistemas de fonte múltipla se aplicam. Os terminais para a conexão da alimentação de entrada devem ser claramente identificados de acordo com a IEC 60445.

O terminal para o condutor de proteção externo deve ser identificado como um terminal para conexão do condutor de proteção externo, ou seja, para cada alimentação de entrada, um terminal deve ser fornecido no mesmo compartimento associado aos terminais do condutor de linha para conexão da máquina ao condutor de proteção externa. O terminal deve ser de uma dimensão que permita a conexão de um condutor de proteção externa de cobre, com uma área de seção transversal determinada em relação à seção dos condutores de linha associados, de acordo com a tabela abaixo.

Quando um condutor de proteção externa de um material diferente do cobre for utilizado, a dimensão e o tipo do terminal devem ser selecionados adequadamente. Em cada ponto de alimentação de entrada, o terminal para conexão do condutor de proteção externa deve ser marcado ou identificado com as letras PE (ver IEC 60445). Um dispositivo de seccionamento da alimentação deve ser fornecido: para cada alimentação de entrada da(s) máquina(s). A alimentação de entrada pode ser conectada diretamente ao dispositivo de seccionamento da alimentação da máquina ou ao dispositivo de seccionamento da alimentação de um sistema alimentador da máquina.

Os sistemas alimentadores de máquinas podem incluir fios condutores, barras condutoras, conjuntos de anéis coletores, sistemas de cabos flexíveis (carretéis, polias) ou sistemas de alimentação elétrica por indução. Para cada alimentação elétrica embarcada, o dispositivo de seccionamento da alimentação deve seccionar (isolar) o equipamento elétrico da máquina da alimentação elétrica quando requerido (por exemplo, para intervenções na máquina, incluindo o equipamento elétrico).

Quando dois ou mais dispositivos de seccionamento da alimentação forem fornecidos, intertravamentos de proteção para a sua operação correta também devem ser fornecidos, a fim de evitar situações perigosas, incluindo danos à máquina ou ao trabalho em andamento. O dispositivo de seccionamento da alimentação deve ser de um dos seguintes tipos: interruptor-seccionador, com ou sem fusíveis, de acordo com a NBR IEC 60947-3, categoria de uso AC-23B ou DC-23B; dispositivo de manobra para controle e proteção adequado para isolamento, de acordo com a IEC 60947-6-2; um disjuntor adequado para isolamento de acordo com a NBR IEC 60947-2; qualquer outro dispositivo de manobra de acordo com uma norma IEC de produto para esse dispositivo e que atenda aos requisitos de isolamento e à categoria de uso apropriada e/ou aos requisitos de durabilidade especificados definidos na norma de produto; uma combinação de plugue/tomada para uma alimentação por cabo flexível.

ASME B46.1: a textura das superfícies

Essa norma, editada em 2019 pela American Society of Mechanical Engineers (ASME), refere-se às irregularidades geométricas das superfícies. Ela define a textura da superfície e seus constituintes: rugosidade, ondulação e postura. Também estabelece os parâmetros para especificar a textura de uma superfície. Os termos e as classificações desta norma referem-se a superfícies produzidas por meios como abrasão, fundição, revestimento, corte, gravação, deformação plástica, sinterização, desgaste, erosão, etc.

A ASME B46.1:2019 – Surface Texture (Surface Roughness, Waviness, and Lay) refere-se às irregularidades geométricas das superfícies. Ela define a textura da superfície e seus constituintes: rugosidade, ondulação e postura. Também estabelece os parâmetros para especificar a textura de uma superfície. Os termos e as classificações desta norma referem-se a superfícies produzidas por meios como abrasão, fundição, revestimento, corte, gravação, deformação plástica, sinterização, desgaste, erosão, etc.

Destina-se a engenheiros de projeto, desenhistas, técnicos do setor mecânico, de manufatura, produção, ferramentas/instrumentos, qualidade, processos e projetos, especialistas em CAD/CAM/CAE, inspetores e educadores em uma ampla gama de manufatura global. Dá ênfase especial às indústrias aeroespacial, automotiva, médica, instrumentação de precisão e indústrias relacionadas.

Conteúdo da norma

Prefácio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ix

Lista do Comitê . . . . . . . . . . . . . … xi

Correspondência com o Comitê B46. . . . . . . . . . . xii

Sumário executivo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiv

Sumário de mudanças . . . . . . . . . . . . . . . . . . xv

Seção 1 Termos relacionados à textura da superfície. . . . . . . 1

1-1 Geral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1-2 Definições relacionadas às superfícies. . . . . . . . . . . 1

1-3 Definições relacionadas à medição da textura da superfície por métodos de perfil. . . . 3

1-4 Definições dos parâmetros de superfície para métodos de criação de perfil.. . . . . . . . . . 6

1-5 Definições relacionadas à medição da textura da superfície por perfil de área e métodos. . . . . . . . . . . . . . . . 15

1-6 Definições dos parâmetros de superfície para os perfis de área e métodos……… 16

Seção 2 Classificação de instrumentos para medição de textura de superfície. . . . . . . . . . 21

2-1 Escopo.. . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2-2 Recomendação. . . . . . . . . . . . . . . . 21

2-3 Esquema de classificação. . . . . . . . . . . . . . 22

Seção 3 Terminologia e procedimentos de medição para criação de perfil, contato e instrumentos sem skid . . . . . . . . 24

3-1 Escopo. . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3-2 Referências.  . . . . . . . . . . . . . . 24

3-3 Terminologia. . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3-4 Procedimento de medição. . . . . . . . 29

Seção 4 Procedimentos de medição para contato, instrumentos com skid . . . . . . . . . . . . . 31

4-1 Escopo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4-2 Referências. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4-3 Finalidade. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4-4 Instrumentação. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Seção 5 Técnicas de medição para o perfil de área. . . . . . 36

5-1 Escopo. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

5-2 Referências. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

5-3 Recomendações . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

5-4 Métodos de imagem. . . . . . . . . . . . . . . . . 36

5-5 Métodos de digitalização.  . . . . . . . . . . . . . 36

Seção 6 Técnicas de medição para a média da área. . . . . . . 37

6-1 Escopo..  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

6-2 Exemplos de métodos de média de área. . . . . . . 37

Seção 7 Textura da superfície do nanômetro e medidas da altura do degrau por perfil de instrumentos com caneta . .  . 38

7-1 Escopo . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

7-2 Documentos aplicáveis . . . . . . . . . . . . . . . 38

7-3 Definições. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

7-4 Recomendações.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

7-5 Preparação para medição. . . . . . . . . . . . 40

7-6 Artefatos de calibração.. . . . . . . . . . . . . . . . 41

7-7 Relatórios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

Seção 8 Rugosidade da superfície do nanômetro da medida com a interferometria de medição de fase de microscopia….43

8-1 Escopo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

8-2 Descrição e definições: Interferômetro de medição de fase sem contato. .  . . . . . 43

8-3 Principais fontes de incerteza. . . . . . . . . . . . . . 43

8-4 Requisitos do instrumento para interferômetro de medição de fase sem contato.  . . . . . . . 45

8-5 Métodos de ensaio. . . . . . . . . . . . . 45

8-6 Procedimentos de medição. .  . . . . . . . . . . . 45

8-7 Análise de dados e relatórios. . . . . . . . . . . . . 46

8-8 Referências. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Seção 9 Filtragem de perfis de superfície.. . . . . . 47

9-1 Escopo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

9-2 Referências. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

9-3 Definições e especificações gerais.. . . . . . . . 47

9-4 Especificação do filtro 2RC para aspereza.  . . . . . . 48

9-5 Filtro gaussiano correto de fases para rugosidade. . . . . 50

9-6 Filtragem de ondulação. . . . . . . . . . . . . . . . . 53

9-7 Filtragem de superfícies com propriedades funcionais estratificadas. . .  . . . . . . . . . 55

Seção 10 Terminologia e procedimentos para avaliação de texturas de superfície usando a geometria fractal  . . . . . . 56

10-1 Geral. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

10-2 Definições relativas à análise de superfícies com base em fractal.  . . . . . . . . . . 56

10-3 Relatando os resultados das análises fractais . . . . . . 59

10-4 Referências. . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Seção 11 Especificações e procedimentos para amostras de referência de precisão… . . . . . . . 63

11-1 Escopo.  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

11-2 Referências. . . . . . . . . . . . . . . . . . .  63

11-3 Definições. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

11-4 Amostras de referência: forma e aplicação do perfil.. . . 63

11-5 Requisitos físicos. . . . . . . . . . . . . . . . . 64

11-6 Cálculo do valor atribuído.. . . . . . . . . . . . . 64

11-7 Requisitos mecânicos.  . . . . . . . . . . . . . . . . 65

11-8 Marcação. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

11-9 Intervalo de calibração.  . . . . . . . . . . . . . . 66

Seção 12 Especificações e procedimentos para amostras de comparação de rugosidade. . . . . . . . . . 75

12-1 Escopo. . . . . . . . . . . . . . . . . 75

12-2 Referências. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

12-3 Definições. .  . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

12-4 Amostras de comparação de rugosidade. . . . . . . 75

12-5 Características da superfície. .. . . . . . . . . . . . . 75

12-6 Graus de rugosidade nominal.. . . . . . . . . . . 75

12-7 Tamanho, forma e configuração da amostra.  . . . . . 75

12-8 Calibração de amostras de comparação . . . . . . . . 76

12-9 Marcação. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

Em casos de discordância quanto à interpretação das medições de textura da superfície, recomenda-se que as medições com instrumentos baseados em caneta sem skid e com filtro gaussiano sejam usadas como base para a interpretação. Alguns parâmetros-chave de medição devem ser estabelecidos para especificação e medição adequadas da textura da superfície.

Muitos parâmetros de altura do acabamento da superfície estão em uso em todo o mundo. Desde a especificação mais simples de um único parâmetro de rugosidade até várias especificações de parâmetro de rugosidade e ondulação de uma determinada superfície, os projetistas de produtos têm muitas opções para especificar a textura da superfície para controlar a função da superfície. Entre esses extremos, os projetistas devem considerar a necessidade de controlar a altura da rugosidade (por exemplo, Ra ou Rz), consistência da altura da rugosidade (por exemplo, Rmax) e altura da ondulação (por exemplo, Wt).

A ondulação é um recurso secundário de comprimento de onda mais longo, que apenas preocupa funções específicas da superfície e processos de acabamento. Uma descrição completa dos vários parâmetros de textura pode ser encontrada na Seção 1. Para os símbolos de textura de superfície, uma vez estabelecidos os vários parâmetros principais de medição, a ISO 1302: 2002 pode ser usada para estabelecer a indicação apropriada nos desenhos de engenharia relevantes.

API SPEC 10A: os produtos para a cimentação de poços petrolíferos

Essa norma, editada em 2019 pelo American Petroleum Institute (API), é aplicável aos poços petrolíferos cimentados classes A, B, C e D, que são os produtos obtidos pela moagem de clínquer de cimento Portland e, se necessário, sulfato de cálcio, como aditivo intermediário. Os aditivos de processamento podem ser utilizados na fabricação de cimento dessas classes.

A API SPEC 10A:2019 – Cements and Materials for Well Cementing é aplicável aos poços petrolíferos cimentados classes A, B, C e D, que são os produtos obtidos pela moagem de clínquer de cimento Portland e, se necessário, sulfato de cálcio, como aditivo intermediário. Os aditivos de processamento podem ser utilizados na fabricação de cimento dessas classes.

Os agentes de modificação de conjuntos adequados podem ser intercalados ou misturados durante a fabricação de cimento classe D. Esta norma também é aplicável aos poços de cimento classes G e H, que são os produtos obtidos por moagem de clínquer sem outros aditivos além de uma ou mais formas de sulfato de cálcio, água ou aditivos químicos, conforme necessário para a redução de cromo.

Conteúdo da norma

1 Escopo . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1 Geral . . . . . . . . . . . . . 1

1.2 Aplicação do monograma da API . . . . . . . 1

1.3 Uso do SI métrico e unidades habituais nos EUA . . . . . . 1

2 Referências normativas . . . . . . . . . . . . . . . 1

3 Termos, definições, acrônimos e abreviações . . . . . . . 2

3.1 Termos e definições. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

3.2 Acrônimos e abreviações . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

4 Requisitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

4.1 Especificação, requisitos químicos e físicos. . . . . . . . 4

4.2 Frequência de amostragem, tempo dos ensaios e equipamento….9

5 Procedimento de amostragem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

6 Ensaios de finura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

6.1 Procedimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

6.2 Requisitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

7 Preparação da pasta para ensaios de fluido livre, resistência à compressão e tempo de espessamento . . . . . . . . 11

7.1 Aparelho. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

7.2 Procedimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

8 Ensaio de fluido livre (água livre). . . . . . . . . . 13

8.1 Aparelho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

8.2 Calibração. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

8.3 Procedimento. . . . . . . . . . . . . . . . . 19

8.4 Cálculo da porcentagem de fluido livre . . . . . . . . 19

8.5 Requisitos de aceitação. . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

9 Ensaios de resistência à compressão. . . . . . . . . . . 20

9.1 Aparelho. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

9.2 Procedimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

9.3 Procedimento de ensaio . . . . . . . . . . . . 24

9.4 Critérios de aceitação da resistência à compressão . . . . . . 24

10 Ensaios de tempo de espessamento . . . . . . . . . . 25

10.1 Aparelho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

10.2 Calibração . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

10.3 Procedimento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

10.4 Tempo de espessamento e consistência . . . . . . . . . . 37

10.5 Requisitos de aceitação de especificação. . . . . . . . 37

11 Marcação. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

12 Embalagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

13 Bentonita. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

Anexo A (informativo) Programa API Monograma- Uso do API Monograma pelos licenciados . . . . . . . . . . 40

Cimentos compostos (normativos) do poço . . . . . . . . . 44

Calibração e verificação (normativa) do Anexo C de equipamento para ensaio de cimento de poço.. . . . . . . . 49

Procedimentos de calibração (informativos) do anexo D para termopares, sistemas de medição de temperatura e controladores. . 64

Bibliografia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

É necessário que os usuários desta especificação estejam cientes de que requisitos adicionais ou diferentes podem ser necessários para aplicativos individuais. Esta especificação não se destina a impedir que um fornecedor ofereça ou que o comprador aceite equipamentos alternativos ou soluções de engenharia para a aplicação individual. Isso pode ser particularmente aplicável quando houver tecnologia inovadora ou em desenvolvimento. Onde uma alternativa é oferecida, é de responsabilidade do fornecedor identificar quaisquer variações desta especificação e fornecer detalhes.

Nesta especificação, onde for prático, as unidades US US Cost (USC) estão incluídas entre parênteses para obter informações. As unidades não representam necessariamente uma conversão direta de unidades SI para USC ou unidades USC para SI. Consideração foi dada à precisão do instrumento que faz a medição. Por exemplo, os termômetros são tipicamente marcados em incrementos de 1°, portanto os valores de temperatura foram arredondados para o grau mais próximo.

Nesta especificação, calibrar um instrumento refere-se a garantir a precisão da medição. Precisão é o grau de conformidade de uma medida de uma quantidade ao seu valor real ou verdadeiro. A precisão está relacionada à precisão ou reprodutibilidade de uma medição. Precisão é o grau em que outras medições ou cálculos mostrarão resultados iguais ou semelhantes. A precisão é caracterizada em termos do desvio padrão da medição. Os resultados de cálculos ou medidas podem ser precisos, mas não precisos, precisos, mas não precisos, nenhum ou ambos. Um resultado é válido se for preciso e preciso.

IEC TS 63081: a caracterização dos materiais ultrassônicos

Essa especificação técnica, editada em 2019 pela International Electrotechnical Commission (IEC), define as principais quantidades relevantes para a caracterização de materiais ultrassônicos e especifica os métodos para medição direta de muitos parâmetros importantes desses materiais. Aplicável a todas as medições de propriedades de materiais acústicos passivos sob condições de acionamento que não estão sujeitas a propagação acústica não linear.

A IEC TS 63081:2019 – Ultrasonics – Methods for the characterization of the ultrasonic properties of materials define as principais quantidades relevantes para a caracterização de materiais ultrassônicos e especifica os métodos para medição direta de muitos parâmetros importantes desses materiais. Este documento é aplicável a todas as medições de propriedades de materiais acústicos passivos sob condições de acionamento que não estão sujeitas a propagação acústica não linear. Embora existam propriedades de materiais que possam ser de interesse em um regime de tração não linear, elas estão atualmente fora do escopo deste documento.

Conteúdo da norma

PREFÁCIO……………………….. 4

INTRODUÇÃO….. ……………… 6

1 Escopo… ………………………. 7

2 Referências normativas…………. ….. 7

3 Termos e definições…………….. …… 7

4 Lista de símbolos………. ………….. 10

5 Visão geral………… ………………… 12

5.1 Princípios gerais……………….. 12

5.2 Preparação da amostra………………. 12

5.2.1 Amostras de fluidos…………….. .12

5.2.2 Amostras sólidas………………… .13

5.2.3 Geometria da amostra…………. 13

5.2.4 Estabilização da amostra………….. 13

5.3 Transdutores fonte e receptor………………. 14

5.4 Medições de transmissão versus reflexão… ……… 14

5.5 Sinal de excitação do transdutor………………………. 15

5.5.1 Dependência de frequência de quantidades…………. 15

5.5.2 Métodos CW e quase-CW…………………………… 15

5.5.3 Pulsos modulados em frequência e espectrometria de retardo de tempo…………… 16

5.5.4 Métodos de impulso…………………… 18

6 Medição de perda de inserção…………….. 19

7 Medições longitudinais da velocidade das ondas…………………… 22

7.1 Geral…………….. …………… 22

7.2 Transdutores imersos em material fluido…………… 22

7.3 Transdutores e amostra imersos em um fluido de acoplamento……… .23

8 Medições do coeficiente de absorção……………. 24

8.1 Amostra única através do método de transmissão…………. 24

8.2 Amostra dupla através do método de transmissão……….. 26

9 Medição de redução de eco (ER)………………………. 27

9.1 Incidência normal…………………………….. .27

9.2 Incidência oblíqua………………………. 29

10 Medição do coeficiente de retrodispersão……………………. 29

Bibliografia……………… ………………….. 31

Figura 1 – Esquema mostrando o espalhamento difrativo entre a fonte e o receptor dos transdutores……………… ………………….. 14

Figura 2 – Ilustração de um sistema TDS típico………………….. 17

Figura 3 – Desenvolvimento e processamento de sinal para uma frequência compensada de um sinal modulado…………….. 17

Figura 4 – Dispersão do pulso nos meios absorventes…………………. 19

Figura 5 – O espalhamento difrativo adicional encontrado nas medidas da transmissão direta………………. 21

Figura 6 – Transdutores de origem e recebimento imersos em um meio fluido a ser caracterizado………………… 22

Figura 7 – Fonte, receptor e amostra, todos imersos em um fluido de acoplamento…………….. 24

Figura 8 – Vários ecos claramente separados no tempo……… 25

Figura 9 – Fenômenos múltiplos de reflexão e transmissão que ocorrem nas superfícies de uma amostra……………………….. 26

Figura 10 – Apresentação esquemática de uma configuração de medição usada para determinar a redução de eco de um material de ensaio…….. 27

Muitas normas de medição ultrassônica contêm requisitos para as propriedades dos materiais acústicos a serem usados na construção dos equipamentos de medição contidos nesses documentos. A seguir, exemplos de tais padrões. A IEC 61161 especifica o fator de reflexão de amplitude e a absorção de energia acústica para alvos refletores e alvos absorventes e especifica o coeficiente de transmissão de amplitude para películas antifluxo. A IEC 61391-1 discute o coeficiente de reflexão. A IEC 61689 define redução de eco e especifica limites para seus valores. Os termos reflexão e perda de transmissão também são usadas, e valores especificados. A IEC TS 62306 especifica a perda de transmissão e a redução da amplitude de reflexão. A IEC 62359 especifica o coeficiente de reflexão e absorção. A IEC 60601-2-37 especifica o coeficiente de refletância e absorção.

Como a lista acima sugere, uma ampla variedade de termos é usada para especificar as propriedades de um material acústico, e esses termos não são usados consistentemente nos documentos IEC. Além disso, existe um grau de duplicação com vários nomes para a mesma quantidade. Isso é ainda mais confuso, pois não há documento no portfólio de ultrassom IEC que defina os métodos pelos quais essas propriedades são medidas.

Este documento procura solucionar as deficiências, fornecendo: uma definição clara e inequívoca das principais quantidades de interesse durante a caracterização dos materiais; uma discussão de termos semelhantes e como eles podem se relacionar com as principais quantidades; métodos experimentais recomendados para determinar os valores das principais quantidades.

 

Seja crítico quanto à amostragem

Entendendo as diferentes abordagens para o monitoramento de processos e quando usá-las.

Manuel E. Peña-Rodríguez

A amostragem é um dos métodos mais utilizados em sistemas de qualidade para controlar a saída de qualquer processo. Especificamente, a amostragem permite que as organizações distingam entre um produto bom e um defeituoso. Desta forma, o produto defeituoso é rejeitado, enquanto o bom produto continua através do fluxo de produção.

Um dos tópicos mais discutidos na amostragem é o tamanho da amostra. Existem muitos métodos usados para determinar o tamanho da amostra. Há, no entanto, outro aspecto importante na seleção da amostra: a sua representatividade.

Para ser representativo, uma amostra deve ter a mesma chance de ser coletada como as outras. Suponha que um tamanho de amostra seja calculado como 32, por exemplo. A obtenção de uma amostra representativa significaria coletar quatro amostras a cada hora durante um turno de oito horas.

Uma amostra não representativa seria obtida se você coletasse as primeiras 32 amostras do turno ou as últimas 32 amostras do turno. Usando a primeira abordagem (quatro amostras a cada hora), seria mais fácil detectar defeitos se eles ocorressem aleatoriamente durante o turno. A amostragem apenas no início ou no final do turno, no entanto, torna difícil detectar defeitos se eles ocorrerem aleatoriamente durante o turno.

Um exemplo seria amostrar rótulos em um rolo contínuo de papel. Se uma organização apenas pega uma amostra no começo do lançamento ou no final do lançamento (ou ambos), como seria possível detectar defeitos em algum lugar no meio do lançamento? Até mesmo adicionar uma amostra no meio do rolo pode não ser suficiente.

O que acontecerá se, em três quartos do rolo, houver uma falha de energia que faça com que a impressora perca a programação? Se você esperar até a próxima amostra no final do lançamento, será tarde demais. Por essa razão, outra amostra deve ser coletada após qualquer interrupção planejada (ou não planejada) do processo.

Amostragem versus controle estatístico do processo

A amostragem é uma maneira fácil e econômica de monitorar um processo. A sua principal desvantagem é que ela não fornece muita informação sobre o nível de qualidade do processo. Apenas fornece informação binária: bom produto ou defeituoso.

Ela não diz o quão bom é o produto ou o quão ruim é o defeituoso. Com base no conceito tradicional de variação explicado na função de perda de Genichi Taguchi (veja a figura 1), a maioria das organizações mede a qualidade do produto em relação aos limites de especificação. Se o processo estiver dentro dos limites de especificação superior e inferior, o processo é considerado bom e nada mais é feito (lado esquerdo da figura 1).

Mas Taguchi explicou que essa não é uma boa abordagem. As perdas começam a se desenvolver assim que você se desvia do valor alvo (lado direito da Figura 1). Taguchi calculou as perdas usando a fórmula: L = k (y – T)², onde L é a perda monetária, k é um fator de custo, y é o valor real e T é o valor alvo.

Com base na função de perda de Taguchi, se você quiser reduzir as perdas, você deve se concentrar na variação – especificamente, na redução da variação do processo. A partir da fórmula, significa que o valor de saída (y) deve ser o mais próximo possível do valor alvo (T).

Como observado anteriormente, a amostragem não informa sobre a variação do processo. Só permite determinar se o produto é aceito (produto bom) ou rejeitado (produto defeituoso).

Portanto, se você quiser aprender sobre variação de processo, não deve confiar apenas na amostragem de aceitação. Você deve ter uma abordagem mais dinâmica. Um bom método é o controle estatístico de processo (statistical process control – SPC) usando um gráfico de controle.

Uma suposição bem conhecida é que todos os processos estão sujeitos a algum tipo de variação. Os dois principais tipos de variação são a de causa comum e a de causa especial. A variação de causa comum está presente em todos os processos porque nenhum processo é perfeito. É inerente a todo processo.

A variação de causa especial não está presente em todos os processos e é causada por eventos atribuíveis – isto é, por certas coisas que têm um impacto significativo no processo. Em um gráfico de controle, os limites de controle definem onde as causas comuns de variação são esperadas.

Em outras palavras, enquanto o processo estiver em controle estatístico, todos os pontos estarão dentro dos limites de controle definidos pelo intervalo de ± 3s da média, sem qualquer padrão não aleatório. Quando você vê um ponto fora desses limites de controle (ou pontos que mostram um padrão não aleatório), isso indica algum tipo de causa atribuível ou especial que deve ser estudada e corrigida.

Um gráfico de controle não apenas permite que você veja como a centralização e a variação do processo se comportam em uma escala baseada em tempo, mas também permite que você veja o resultado de algumas melhorias no processo. A figura 2 mostra um exemplo de um gráfico de controle no qual melhorias de processos foram implementadas. Observe que, como os limites de controle são calculados com base na variação do processo, quando a variação diminui, os limites de controle devem ser recalculados para refletir a nova variação menor.

Abordagens recomendadas em vários estágios

Agora que você conhece algumas das vantagens e desvantagens das cartas de controle de amostragem e o SPC, vamos explorar quando é conveniente usar amostragem e quando é conveniente usar gráficos de controle para monitorar a qualidade do processo. Vamos dividir o local de inspeção em três áreas: entrada, em processo e final.

Inspeção de entrada: nesta parte do processo, a organização está recebendo matérias-primas, materiais de embalagem, componentes comprados e assim por diante. É importante medir a qualidade dos materiais neste estágio para evitar a aceitação de produtos defeituosos que causem problemas a jusante.

Mas qual é a melhor abordagem nesta fase do processo? Como observado anteriormente, a amostragem por aceitação é uma maneira fácil e econômica de avaliar a qualidade do produto recebido. Os planos de amostragem de aceitação – como a ANSI/ASQ Z1.4 (para dados de atributo) e a ANSI/SQ Z1.9 (para dados variáveis) – são abordagens comuns nesse estágio.

A principal desvantagem desses planos de amostragem de aceitação é que, dependendo dos valores de limite de qualidade de aceitação (acceptance quality limit – AQL) selecionados, você poderia ter um plano que aceitaria o lote inteiro, mesmo com uma ou mais peças defeituosas. Mas esta não é uma restrição importante neste estágio. Por quê?

Porque os processos devem ter controles suficientes para detectar todas as peças defeituosas que não foram detectadas durante o processo de inspeção de entrada e rejeitá-las durante as etapas subsequentes do processo. Esses planos de amostragem de aceitação são projetados para fornecer uma alta probabilidade de aceitação se a porcentagem de defeituosos estiver dentro ou abaixo da AQL estabelecida. Em outras palavras, esses planos fornecem uma proteção para o fornecedor do material recebido porque você ainda aceitaria o lote mesmo com um pequeno número de defeitos.

Inspeção no processo: existem muitas abordagens que as organizações usam para inspecionar o produto enquanto o processo está em andamento. Por exemplo, muitas organizações usam planos de amostragem de aceitação, como a ANSI/ASQ Z1.4. Outras organizações desenvolvem algum tipo de amostragem e estabelecem limites de alerta e limites de ação para determinar o curso de ação após a coleta da amostra.

O principal problema com essas abordagens é que a decisão ainda é aprovada/reprovada (continue o processo ou pare o processo e faça alguns ajustes). Normalmente, a reação é tarde demais. Outra desvantagem desse tipo de abordagem é que ela não tem memória – ou seja, a decisão de cada dia é tomada, mas está registrada apenas na documentação desse dia.

Nesse caso, como os dados não são registrados em uma escala baseada em tempo, não é possível ver nenhuma tendência possível. Uma solução para esse dilema é registrar os dados e plotar em um gráfico de controle.

Por exemplo, uma organização pode estar amostrando peças em uma estação específica usando a abordagem de limite de alerta/limite de ação. No final do dia, se nada fora do limite de ação acontece, a organização apenas arquiva o formulário contendo o número de defeitos para esse dia. Se houver um evento fora do limite de ação, a organização ajusta o processo, registra a quantidade de defeitos e arquiva o formulário. No entanto, nada mais acontece.

A recomendação para essa organização é plotar o número de defeitos a cada dia (ou a cada turno, preferencialmente) em um gráfico de controle tipo c, que é um gráfico de controle para o número de defeitos. Após dados suficientes (pelo menos um mês) terem sido coletados, a organização deve calcular os limites de controle. A partir desse ponto, pode-se usar o gráfico de controle para avaliar o processo e determinar quando uma causa atribuível foi identificada.

O gráfico de controle é uma ferramenta de monitoramento que pode alimentar outras ferramentas estatísticas para melhorar os processos. Se os gráficos de controle mostrarem que a variação de turno para turno é muito alta, por exemplo, outras ferramentas podem ser usadas para determinar a origem de tal variabilidade, como o teste F, o teste de Levene ou o projeto de experimentos. Após as melhorias serem implementadas, os gráficos de controle podem ser usados para rastrear a melhoria, conforme mostrado na figura 2.

Inspeção final: Se todas as inspeções anteriores (entrada e no processo) forem bem executadas, não deve haver muitos defeitos no processo após sua conclusão. A figura 3 mostra como os defeitos devem ser canalizados por meio dos diferentes pontos de inspeção. Ainda assim, uma inspeção final é necessária como uma garantia de que nenhum produto defeituoso é liberado para o cliente.

Uma abordagem comum usada pelas organizações nesse estágio é implementar os mesmos planos de amostragem de aceitação usados na inspeção de entrada: ANSI/ASQ Z1.4 ou ANSI/ASQ Z1.9. No entanto, como mencionado anteriormente, há uma grande desvantagem em usar esse tipo de abordagem: aceitar muito com um ou mais defeitos.

Para evitar essa situação, muitas organizações começam a ajustar os planos de inspeção para obter um plano com aceitação de zero produto defeituoso e a rejeição de um ou mais produtos defeituosos. Na maioria das vezes, pode-se alcançar esse plano selecionando um AQL menor. Esta não é apenas uma aplicação incorreta do plano de amostragem, mas os tamanhos de amostragem obtidos por esses planos também são desnecessariamente altos.

Uma alternativa é usar o plano de amostragem de aceitação zero (c = 0) desenvolvido por Nicholas L. Squeglia. Este plano é uma adaptação dos planos de amostragem de aceitação cobertos anteriormente (especificamente, para a ANSI/ASQ Z1.4). No plano de amostragem de aceitação zero, no entanto, a probabilidade de aceitar um lote com uma certa porcentagem de produto defeituoso ou superior é muito baixa. Nesse caso, há uma proteção para os clientes de que nenhum produto defeituoso será liberado.

Esta salvaguarda para o cliente não é a única razão para se usar este tipo de plano na inspeção final. Na maioria das vezes, os tamanhos de amostra, calculados a partir dos planos de amostragem com aceitação zero, são muito menores do que aqueles para a ANSI/ASQ Z1.4 e com os mesmos valores de AQL. Em outras palavras, os tamanhos das amostras serão muito menores, mantendo a proteção para o cliente.

A tabela 1 mostra um exemplo de um plano de amostragem para um tamanho de lote de 12.000 peças e um AQL de 0.65. Usando a ANSI/ASQ Z1.4, um total de 315 amostras teria que ser coletado, enquanto usando o plano de amostragem c = 0, apenas 77 amostras teriam que ser coletadas (uma redução de 76%).

Não só há uma redução significativa no tamanho da amostra, mas para o plano da ANSI/ASQ Z1.4, o lote poderia ser aceito com cinco partes defeituosas e rejeitado com seis partes rejeitadas. Se zero peças defeituosas for o único nível aceito, o AQL deve ser reduzido para 0,040. Conforme observado anteriormente, a redução da AQL não é a abordagem correta.

É importante notar outro aspecto do plano de amostragem c = 0: Quando um ou mais produtos defeituosos são obtidos usando este plano, o lote é retido. A frase “reter o lote” é significativa porque não significa necessariamente rejeição.

De acordo com esses planos, o inspetor não rejeita necessariamente o lote se um ou mais produtos defeituosos forem encontrados. O inspetor aceita somente o lote se zero produto defeituoso for encontrado na amostra. A retenção do lote força a revisão e a disposição do pessoal de engenharia ou gerência para determinar a extensão e gravidade do produto defeituoso.

Melhorando as atividades de inspeção

A amostragem é uma consideração importante na maioria das organizações, especialmente quando a amostragem é destrutiva por natureza. As organizações gastam grandes quantidades de recursos (pessoal e econômica) durante as atividades de inspeção. Muitas vezes, mesmo com muitas amostras, o produto defeituoso é liberado para o cliente.

Isto é, em parte, porque as abordagens de amostragem corretas não foram implementadas. Ao implantar as abordagens corretas de inspeção de entrada, no processo e final, as organizações podem melhorar suas atividades de inspeção e fornecer um produto melhor para seus clientes.

Bibliografia

Peña-Rodríguez, Manuel E., Statistical Process Control for the FDA-Regulated Industry, ASQ Quality Press, 2013.

Squeglia, Nicholas L., Zero Acceptance Number Sampling Plans, fifth edition, ASQ Quality Press, 2008.

Taguchi, Genichi, Subir Chowdhury and Yuin Wu, Taguchi’s Quality Engineering Handbook, John Wiley & Sons, 2005.

Manuel E. Peña-Rodríguez é consultor da Business Excellence Consulting Inc. em Guaynabo, Porto Rico. Ele ganhou um Juris Doctor da Pontifícia Universidade Católica em Ponce, Porto Rico, e um mestrado em gerenciamento de engenharia pela Cornell University em Ithaca, NY. Peña-Rodríguez é membro sênior da ASQ e engenheiro de qualidade certificado pela ASQ, auditor, gerente de qualidade/excelência organizacional, Six Sigma Black Belt, auditor biomédico e auditor de pontos de controle de risco e análise crítica.

3P – Processo de Preparação da Produção

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Cristiano Bertulucci Silveira

Os especialistas que trabalham com o Lean Manufacturing consideram o 3P como uma das ferramentas de fabricação mais avançadas, poderosas e transformadoras que podem ser implementadas na indústria. Ela é tipicamente aplicada em organizações que já possuem experiência na implementação de outros métodos Lean e tem como objetivo desenvolver um sistema que satisfaça as exigências de qualidade, produção e custo. É um sistema que se concentra na eliminação de desperdícios através do desenho do processo e produtos sendo um método disciplinado de projetar um processo de produção Lean para um novo produto ou para um produto já existente.

Diferentemente do kaizen e outras ferramentas Lean que focam em um processo de produção para realizar melhorias, Processo de Preparação da Produção (3P) concentra-se na eliminação de desperdícios através do projeto do produto e processo. E por que implantar o 3P?

Algumas pessoas aplicam o 3P para reduzir custos em equipamentos ou projetar processos que funcionam em fluxo contínuo de produção, porém podemos citar basicamente algumas situações em que o 3 P é muito eficiente. Por exemplo, quando deseja-se desenvolver um produto novo minimizando desperdícios. Quanto mais cedo forem envolvidos os projetistas no pensamento Lean melhores serão os resultados

Para aprovação de capital de investimento, o 3P é uma excelente ferramenta para direcionamento de projetos de investimentos (CAPEX). Igualmente, para situações que envolvam decisões com relação a necessidades de mudanças no projeto do produto. Neste caso, as decisões ficam mais fáceis quando se recorre à revisão com o 3P. Também pode ser é usado em situações que exigem mudanças significativas em volume de produção; e em situações de realocação de processos.

Quanto à etapas do 3P, deve-se, primeiramente, estabelecer equipes com a finalidade de se reunirem para desenvolver as melhores alternativas para cada etapa do processo analisado. O objetivo é desenvolver um processo, projeto ou produto que atenda da melhor maneira as necessidades dos clientes.

Uma vez definida a equipe, o time dedica alguns dias (com foco nos eventos 3P) trabalhando para desenvolver alternativas para as etapas do processo. Neste período avalia-se cada alternativa com relação a critérios de produção (Ex.: Takt Time desejado) e custos envolvidos para implementar estas alternativas. Uma vez estabelecidas as alternativas, as melhores são eleitas e implementadas.

O 3P é formado por três etapas que juntas englobam 16 slogans utilizados como diretrizes para os processos de concepção de acordo com os princípios do Lean Manufacturing, JIT (Takt, Flow, Pull) e Jidoka. Ao final das etapas do 3P e, ao passar pelos 16 slogans, os equipamentos e o sistema produtivo estarão mais próximo do Sistema Toyota de Produção (STP). Veja na figura abaixo estas etapas:

Clique na figura para uma melhor visualização

Etapas do fluxo de processo de preparação da produção

Na etapa de informações, devem ser seguidos alguns passos. Defina o problema/crie o estudo de caso: Todo projeto deve começar com o entendimento de suas necessidades. A equipe deve buscar entender quais necessidades dos clientes precisam ser atendidas.

Estabeleça metas e objetivos claros: Muitas vezes, o processo de preparação da produção, proporcionará um aumento significativo de lucros e melhor entendimento dos desperdícios. Apesar disto, não é recomendado implantar muitas melhorias de uma única vez. Os projetos devem ter metas e objetivos claros que, na maioria das vezes estarão ligados às estratégias principais da empresa.

Análise e diagramação: esta etapa envolve o levantamento de uma quantidade significativa de informações sobre os processos e produto. Deve-se coletar e analisar layouts de produtos, part numbers, desenhos e amostras. Em alguns casos, um produto existente é desmontado e transformado em uma vista explodida, dando-se especial atenção para a forma como as peças se encaixam. O processo de 3P faz amplo uso de palavras descritivas (torção, imprensa, aleta, rolo, etc.) ao descrever como os produtos são montados. Aqui também é importante analisar o Takt Time, os passos de processo e os custos envolvidos no processo de produção.

Etapa Criativa: desenvolva os sete processos alternativos. Esta é uma técnica de brainstorming utilizada para que se obtenha uma grande quantidade de ideias sem que elas possam ser censuradas. O 3P nesta fase exige que a equipe se volte para exemplos da natureza, forçando as pessoas buscarem exemplos no mundo natural para estimular novas ideias. A teoria é que a mãe natureza tem desenvolvido soluções para quase todos os problemas através de milhões de anos de tentativa e erro. Em algum lugar, uma dessas soluções irá coincidir com o problema que está sendo enfrentado pela equipe.

Refine as ideias: Após a coleta do maior número de ideias e alternativas possíveis, a equipe pode validá-las. Algumas formas de validação é criando modelos e desenvolvendo simulações. Muitas empresas que fazem o 3P elaboram documentos para explicar melhor as ideias geradas durante os sete processos alternativos. Estes documentos geralmente possuem descrições de ferramentas e gabaritos, inovações de processo, Poka-Yokes, e assim por diante.

Priorize as ideias: Esta é uma etapa de priorização das melhores ideias. Os processos de preparação de produção mais refinados terão uma matriz de decisão especificamente desenhada para proporcionar melhores resultados.

Validação: uma vez criado o protótipo em cima das melhores idéias, a equipe trabalhará para aperfeiçoá-lo. Devem ser criadas variações no processo para garantir que todos os critérios sejam atendidos. Após o refinamento, o resultado deve ser apresentado a uma equipe maior para a validação do protótipo.

Implementação: após aprovado o protótipo, será selecionado um membro da equipe para liderar a implementação do processo. O membro será responsável por montar um cronograma, alocar os recursos necessários e distribuir responsabilidades. Nesta etapa, a equipe deverá elaborar novos fluxogramas e procedimentos operacionais. Serão redefinidos o Takt Time, tempos de ciclo, capacidades e o layouts.

Cristiano Bertulucci Silveira é engenheiro eletricista pela Unesp com MBA em Gestão de Projetos pela FVG e certificado pelo PMI. Atuou em gestão de ativos e gestão de projetos em grandes empresas como CBA-Votorantim Metais, Siemens e Votorantim Cimentos. Atualmente é diretor de projetos da Citisystems –cristiano@citisystems.com.br – Skype: cristianociti

O modelo 3M (Muda, Mura e Muri) do Sistema Toyota de Produção

NBR ISO 9001 – COMENTADA de 09/2015Sistemas de gestão da qualidade – Requisitos. Versão comentada.

Nr. de Páginas:32

 

Cristiano Bertulucci Silveira

Muda, Mura e Muri são termos tradicionais da língua japonesa, que geralmente são relacionados pelas pessoas que trabalham com o Sistema Toyota de Produção (STP) como sendo os tipos de desperdícios encontrados em uma organização. Na busca por identificar e eliminar os desperdícios, que é o verdadeiro foco do Kaizen (melhoria contínua), é muito importante compreender estes três termos importantes. Para exemplificar, observe a Figura 1:

Figura 1 – Exemplo de Muda, Mura e Muri

Na Figura 1, podemos observar que em uma situação de Muda, a máquina produz muito menos do que é capaz, gerando desperdício de recursos. Já no Mura, tem-se uma máquina produzindo mais do que o normal (máquina B) enquanto que a outra (máquina A) ainda está produzindo muito menos do que é capaz, gerando então um desnivelamento.

Já na situação de Muri existe uma sobrecarga na máquina, podendo levá-la a uma ocorrência de fadiga ou quebra. A situação ideal como podemos perceber é a situação em que não existe Muda, Mura e Muri de forma a promover uma distribuição uniforme, sem desperdícios ou sobrecargas.

Taiichi Ohno, um engenheiro de produção que iniciou sua carreira no setor automotivo em 1943 e é considerado o pai do sistema Toyota, disse o seguinte: “… A insuficiência de padronização e racionalização cria desperdício (Muda), inconsistência (Mura) e irracionalidade (Muri) em procedimentos de trabalho e horas de trabalho que, eventualmente, levam à produção de produtos defeituosos.” (Sistema Toyota de Produção; Além produção em larga escala por Taichi Ohno). Esta falácia de fato é sistêmica: produção irregular (Mura) conduz ao estresse e sobrecarga (Muri), que geram defeitos e desperdícios(Muda).

Muda

O termo Muda na linguagem japonesa significa qualquer atividade que gere desperdício, que não adicione valor ou que não seja produtiva. Ele reflete a necessidade de reduzir os resíduos com o objetivo de aumentar a rentabilidade.

Em termos gerais, um processo agrega valor através da produção de produtos ou prestação de serviços sendo ambos pagos pelo cliente. Os desperdícios ocorrem quando o processo consome mais recursos do que se é necessário para atender as necessidades do cliente. Por isso, é preciso criar atitudes e ferramentas que colaborem na identificação destes resíduos.

Taiichi Ohno desenvolveu uma lista com os setes tipos de desperdícios do ponto de vista do Lean Manufacturing. Eles servem como um guia para que uma empresa detecte os muras e desenvolva ações de forma a combatê-los.

1 – Defeitos

A forma mais simples de desperdício é a geração de produtos que não atendem a especificação. É fácil perceber como os japoneses se preocupam com produtos defeituosos quando analisamos que os produtos defeituosos são medidos em partes por milhão e geralmente este índice é em torno de 1% nas fábricas com o sistema Lean. É claro que este resultado muito se deve ao desenvolvimento do controle de qualidade e garantia da qualidade, concentrando os esforços em fazer cumprir o processo correto ao invés de fiscalizar os resultados.

2 – Excesso de produção ou Superprodução

O elemento chave do JIT (Just in Time) é produzir somente a quantidade demandada de produtos. Em termos práticos a produção de produtos sem demanda cria estoques intermediários, aumentando os custos de armazenamento e manuseio destes produtos na linha, sem contar que produtos podem ser produzidos e não serem vendidos. O sucesso do JIT somente foi possível devido à reorganização do trabalho e redução drástica do tempo de setup (uma forma eficiente de reduzir desperdícios).

3 – Espera

O tempo quando não utilizado e forma eficiente é um desperdício. A todo momento custos são gerados para manter o aluguel do galpão, os salários dos operadores, a iluminação e energia elétrica que alimenta os equipamentos. Portanto é importante utilizar cada minuto de cada dia de forma produtiva. Caso contrário, desperdícios estarão sendo gerados.

4 – Transporte

O tempo necessário para movimentar produtos está diretamente relacionado a custos. Além da energia necessária (combustível de empilhadeiras ou mesmo o tempo das pessoas), há o custo do inventário na movimentação dos produtos quando partem de uma área para outra. Deve-se dar importância também que quanto maior o tempo de transporte maior será o Lead Time (tempo desde a emissão do pedido até a entrega do produto para o cliente).

5 – Movimentação

O tempo gasto para as pessoas se movimentaram pela planta é considerado um grande desperdício. Porque é necessário o operador ter que dispender tempo ao caminhar para pegar uma ferramenta ou uma peça se ele poderia ter o que é necessário à mão com uma simples modificação do layout da planta ou implantação de ferramentas de housekeeping.

6 – Processamento inapropriado

Trabalhar mais do que precisamos pode ser a forma mais óbvia de desperdício. Um bom exemplo disto na história do Lean diz respeito a uma empresa que realizava acabamentos de superfície em peças que após o acabamento eram transferidas para moedores, quando na verdade esses acabamentos nas superfícies em questão não serviram para nada visto que estavam indo para moedores. Um princípio básico do STP é que seja processado apenas o que é necessário.

7 – Estoque

O estoque esconde vários problemas como: problemas na entrega, falta de previsibilidade de vendas ou falta de confiabilidade nos equipamentos produtivos que acabam por criar estoques intermediários, falta de sincronismo entre as pessoas envolvidas no processo produtivo e custos com armazenamento (transporte, controle e necessidade de espaço).

O termo Mura significa inconsistência e irregularidade. Pode ser definido também como sendo a variação na operação de um processo não causada pelo cliente final. Representa o desnivelamento ou desbalanceamento do trabalho ou máquinas.

Se na empresa onde você trabalha já foi presenciado uma situação em que as pessoas tiveram que trabalhar como “loucos” no período da manhã para atender um pedido e logo no período da tarde houve uma calmaria, com certeza você presenciou um Mura.

As irregularidades e inconsistências podem ser evitadas aplicando-se o conceito do Just in time, pois além dele manter o inventário baixo, nele é estabelecido um rígido controle de produtos de forma a fornecer ao cliente peças no momento certo, na hora certa e na quantidade certa.

O nivelamento da produção, conhecido por Heijunka, assim como o  Kanban também podem ser utilizados para controlar diferentes fases do processo e de subprocessos funcionando como ferramentas importantes para a identificação e eliminação do mura.

O Muri é a sobrecarga causada na organização, equipamentos ou pessoas devido ao Muda e Mura. Traduzindo para o português, significa “irracionalidade, muito difícil, excessos, imoderação”.

O Muri faz com que a máquina ou as pessoas excedam os seus limites naturais. Enquanto que a sobrecarga nas pessoas resulta em problemas de segurança e qualidade, o Muri nas máquinas resulta em aumento de quebras de equipamento e defeitos.

O Muri pode ser evitado através do trabalho padronizado, lembrando que todos os processos podem ser subdivididos ou reduzidos para uma forma mais simples. Quando todos conhecem as rotinas e os procedimentos de trabalho, é possível observar melhorias na qualidade, na redução de custos e na produtividade.

Os 3M podem ser comparados, em uma analogia com o corpo humano, como sendo três vírus mortais que combinados são capazes de resultar desde em anormalidades na saúde da pessoa quanto a completa falência da mesma. Na empresa este cenário não é diferente.

Deve-se sempre tratar com urgência a eliminação do muda, muda e muri em uma organização, fazendo uma análise ampla desde o chão-de-fábrica até o escritório administrativo, de forma a abranger a organização como um todo. Os 3M não escolhem local ou empresa e podem ser observados em organizações públicas ou privadas, pequenas, grandes ou médias. Estes vírus “devoram” recursos em todos os níveis, a todo instante com duração de minutos, dias, semanas e meses.

É preciso desenvolver critérios e principalmente uma cultura permanente nas organizações para que os 3Ms sejam detectados e diagnosticados o quanto antes para que assim possam ser remediados. Este trabalho deve ser constante e acontecer em todos os lugares, nas pequenas células ou grupos de trabalho, de forma a evitar que se torne uma epidemia na organização que elevará os custos de produção e refletirá em danos maiores para a empresa.

Cristiano Bertulucci Silveira é engenheiro eletricista pela Unesp com MBA em Gestão de Projetos pela FVG e certificado pelo PMI. Atuou em gestão de ativos e gestão de projetos em grandes empresas como CBA-Votorantim Metais, Siemens e Votorantim Cimentos. Atualmente é diretor de projetos da Citisystems –cristiano@citisystems.com.br – Skype: cristianociti