REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/fa10202601122150
Vinicius Wisniewski Paluchowski
Marcos Nunes Campigotto
RESUMO
A agricultura familiar é uma economia muito importante no nosso país a qual fazem parte muitas famílias, as quais utilizam de seus veículos particulares para ajudarem em sua produção do campo. O estudo visa desenvolver um mecanismo facilitador para essas atividades dos agricultores. O mecanismo de esteiras transportadora de correia tem várias aplicações no mercado e visam facilitar a movimentação de pesos proporcionando um menor esforço e uma velocidade maior na carga e descarga. A esteira será de movimentação mecânica, construídas com materiais de fácil acessibilidade e com dimensionamento para facilitar seu desenvolvimento. A metodologia adotada para desenvolvimento de produto segue a proposta de Rozenfeld, às quais visam: identificar fases do Processo de Desenvolvimento de Produto, planejamento do projeto, projeto informacional, projeto conceitual e projeto detalhado. Sendo o respectivo trabalho de caráter exploratório, se espera poder atender as necessidades do pequeno produtor rural na busca de um produto eficaz gerando uma facilidade na descarga de embalagens.
Palavras-Chaves: Esteira para descarga, esteira transportadora, Desenvolvimento de Produto.
1 INTRODUÇÃO
A agricultura é uma das atividades econômicas mais importantes do Brasil atualmente sendo responsável por aproximadamente 22% do PIB nacional, juntamente como a pecuária e abastecimento contribuem com 42% das exportações do país. Atualmente existem mais de 5 milhões de propriedades rurais em nosso território e pequenas propriedades correspondem cerca de 82% desse número de acordo com o Censo Agropecuário 2017, esse número poderia ser maior, mas ainda existem produtores que não são formalizados (NASCIMENTO et. al., 2018).
Nesse cenário, como incentivo para se formalizar, o produtor rural passa a ter acesso a diversos benefícios, como a garantia da aposentadoria, acesso a linhas de crédito e de financiamento, possibilidade de participação em compras públicas, entre outras. Outra vantagem de ser regularizado está na compra de automóveis com desconto. Isso é possível por meio das Vendas Diretas, modalidade na qual a montadora comercializa o veículo diretamente para o consumidor, com a concessionária como intermediária (AGENCIA DO SENADO, 2019).
Muitos desses produtores rurais optam por adquirirem pick-ups as quais supriram necessidades pessoais e também de suas propriedades rurais, como o transporte de embalagem de sementes, porém o método de carga e descarga dessas embalagens são de uma maneira física e pouco ergonômica.
Máquinas de transporte são empregadas para movimentar cargas em estabelecimentos, departamentos, fabricas, indústrias e outros. Processos de transporte não se limitam apenas em remover cargas de um lugar para outro, mas incluem também operações de carga e descarga, sendo isso a entrega de carga as máquinas portadoras e descarregando-as em locais predeterminados, alojando mercadorias em armazéns e movendo-as aos locais especificados. (RUDENKO, 1976).
Dentre as máquinas de transporte estão as esteiras utilizadas para a descarga de alguns pesos, como caixas e embalagens. Essas são muito utilizadas por facilitarem a movimentação de cargas elevadas. Na indústria alimentícia e de recebimento de grãos as esteiras são amplamente utilizadas para fazer a transferência do caminhão de transporte até seus depósitos.
Este projeto de pesquisa se delimitará em colher informações sobre quais os dispositivos de esteiras para transporte disponíveis no mercado para esse tipo de aplicação e de qual possibilidade poderá auxiliar na aplicação uma esteira transportadora de correia mecanizada tendo como referência o estudo sobre método de PDP de Rozenfeld et al (2006).
Em meio a escassez de modelos de esteiras transportadoras para transportes de embalagens de sementes aplicáveis em pick-ups, será viável propor a seguinte questão de pesquisa: Como desenvolver um mecanismo para possibilitar a descarga de embalagem de sementes em pick-ups de um modo mecânico?
Por meio do problema de pesquisa apresentado, o presente trabalho tem como propósito apresentar um protótipo funcional de uma esteira transportadora mecânica para descarga de embalagens de sementes.
Sendo assim para desenvolver o objetivo geral propõe se desmembra-los nos seguintes objetivos específicos:
a) Levantar informações sobre dispositivos para descarga de embalagens de sementes.
b) Conceituar quais os tipos de dispositivos para descarga de embalagens de sementes.
c) Prototipar um modelo funcional para descarga de embalagem de sementes aplicável em pick-ups.
d) Avaliar aspectos ergonômicos da esteira transportadora mecânica.
Diante desse contexto, tem se a hipótese que uma esteira transportadora mecanizada aplicável em pick-ups possa facilitar a descarga de embalagens de sementes para agricultores rurais e se encaixar no mercado de esteiras.
Assim, para viabilizar a estruturação da hipótese de pesquisa, realiza-se uma pesquisa de finalidade teórica e conceitual, com objetivo descritivo, e conduzida com procedimento de revisão bibliográfica.
Esse trabalho está dividido em três capítulos, além deste capítulo de introdução, tendo uma sequência lógica de apresentação.
Sendo assim o capítulo 1, tem como objetivo apresentar o contexto do trabalho, com o detalhamento da definição do tema de pesquisa e caracterizando os objetivos que devem ser alcançados no final desse trabalho. No capítulo 2 apresenta-se o referencial teórico sobre os temas envolvidos nesse trabalho como, a agricultura no Brasil, como funcionam as esteiras transportadoras, quais os tipos existentes no mercado, carga e descarga de embalagens de sementes. No capítulo 3 será apresentada a metodologia como proceder no projeto de desenvolvimento do produto, assim abordara as etapas para a produção de uma esteira transportadora para pick-ups onde se usará os conhecimentos adquiridos em cada fase dos projetos propostos por Rozenfeld et. al. (2006), divididos em: a) Fases do Processo de Desenvolvimento de Produto, b) Planejamento do projeto; c) Projeto informacional; d) Projeto conceitual; e) Projeto detalhado.
Portanto, conclui-se que os objetivos citados são satisfeitos e as hipótese delineada responde à questão de pesquisa, sinalizando que uma esteira transportadora mecanizada aplicável em pick-ups facilita a descarga de embalagens de sementes para agricultores rurais.
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 Produtores rurais no Brasil
No início do processo de ocupação do território brasileiro a agricultura familiar faz parte das atividades produtivas do pais sendo uma das principais. Ao longo de todo período imperial e próximos períodos consecutivos esse tipo de agricultura recebeu pouco apoio governamental para se desenvolver adequadamente (MATTEI, 2014).
Durante o processo de modernização da agricultura brasileira nos anos 60 e 70, as políticas públicas para a área rural, em especial a política agrícola, privilegiaram os setores mais capitalizados. Para o setor da agricultura familiar, o resultado dessas políticas foi negativo, pois grande parte desse segmento ficou à margem dos benefícios oferecidos pela política agrícola. Podemos dizer que até o início da década de 1990 não existia nenhum tipo de política pública, com abrangência nacional, voltada ao atendimento das necessidades específicas do segmento de agricultores familiares (MATTEI, 2014).
Neste cenário foi criado em 1996, o PRONAF (Programa Nacional de Fortalecimento da Agricultura Familiar), para atender a um antigo pedido das organizações dos trabalhadores rurais, as quais demandavam a implantação de políticas de desenvolvimento rural especificas para o maior segmento da agricultura brasileira (MATTEI, 2014).
A criação do PRONAF, representou a legitimação de uma nova categoria social, que são os agricultores familiares, que até então era marginalizada em termo de acesso aos benefícios oferecidos da política agrícola, bem como designada por termos como pequenos produtores, produtores familiares, produtores de baixa renda ou agricultores de subsistência (GUILHOTO, 2007).
O setor agropecuário familiar é sempre lembrado por sua importância na absorção de emprego e na produção de alimentos, voltada para o autoconsumo e para a sua comunidade, então é necessária destacar que a produção familiar, além de fator redutor do êxodo rural e fonte de recursos para famílias com menor renda, também contribui expressivamente para a geração de riqueza do país (GUILHOTO, 2007).
Em um estudo realizado por (GUILHOTO, 2007), uma análise feita entre os anos de 1995 e 2005, o segmento familiar do agronegócio brasileiro correspondeu por cerca de 10% do PIB brasileiro, podendo dizer que essa é uma parcela expressiva, considerando que o agronegócio em si, situa-se ao redor de 30% do PIB nacional.
2.2. Tipos de esteiras transportadoras de correia
Existem inúmeros fatores que influenciam para escolher uma esteira transportadora de correia correta para sua ocupação, de modo que a decisão deve ser tomada após muito estudo técnico e econômico (ELETROBRAS, 2009).
A NBR 6177 que normaliza transportadores contínuos, transportadores de correia e terminologias apresenta 8 modelos básicos de transportadores de correia. Transportador de correia portátil: Com dimensões reduzidas e de fácil locomoção, na maioria das vezes montado sobre rodas;
- Transportador de correia móvel: Alimenta vários pontos, montado sobre rodas e dotado de movimento de translação;
- Transportadores de correia radial: Alimenta vários pontos e empilha o material transportado, é dotado de movimento de rotação com a parte dianteira montada sobre rodas e traseira pivotada;
- Transportador de correia reversível: Transportador com a capacidade de inverter o sentido de rotação;
- Transportador de correia de dupla via: Tem a capacidade de transportar material pelo lado de carregamento e retorno, simultaneamente ou individualmente;
- Transportador de correia sobre cabos: Transportador desprovido de estrutura rígida, composto de roletes em catenária fixados em cabos de aço, usualmente utilizado dentro de minas de extração onde o terreno é irregular e o transportador precisa ser constantemente aumentado;
- Transportador de correia tubular: Transportador no qual a correia é conformada até o formato de um tubo fechado por meio de roletes, transição que acontece na parte de carregamento;
- Transportador de correia de alta inclinação: Transportador promovido de elementos especiais que permitem o transporte de material em altas inclinações.
2.2.1. Componentes de uma transportadora de correia
Um transportador de correia é composto por muitos componentes, como podemos ver na Figura 1 todos com sua função, sendo necessário o dimensionamento correto de todos os componentes (SACRAMENTO, 2010).
Figura 1 – Componentes de uma transportadora de correia.
Tabela 1 – Lista de componentes de um transportador de correia.
2.3. Principais componentes de transportador de correia.
2.3.1. Dispositivo de carregamento e descarregamento.
Os dispositivos de alimentação são popularmente conhecidos como chute de descarga, são equipamentos utilizados para descarregamento do material, tendo como objetivo diminuir a velocidade e aliviar sobre a correia, aumentando a vida útil da correia de transporte (ELETROBRAS, 2009).
2.3.2. Tambores
As polias de acionamento e retorno, que são denominadas de tambor, são responsáveis pela transmissão de potência no sistema, alinhamento e estiramento das correias transportador. O diâmetro do tambor é a característica mais importante nesse componente, pois é ele que influência diretamente no tempo de vida da correia, onde quanto maior o seu diâmetro, menor será o esforço de flexão sofrido pela correia (ELETROBRAS, 2009).
Figura 2 – Tambor de acionamento e tambor de retorno.
Temos também as polias esticadoras que são responsáveis pelo tencionamento da correia para que não ocorra o patinamento sobre o tambor. Com o esticador de corria as variações no comprimento, causadas pelas variações das condições naturais a que a correia é exposta, são absorvidas.
Figura 3 – Esticadores de correia por gravidade e parafuso.
2.3.3. Roletes
Utilizados para suportar e guiar a correia transportadora, os roletes são rolos cilíndricos fixados em estruturas por meio de um eixo central fixado em rolamentos, onde são capazes de efetuar livre rotação. Normalmente são divididos em 8 tipos (GAVI, 2009).
Roletes de carga são responsáveis pelo apoio do lado da correia onde a matéria-prima é transportada (GAVI, 2009).
Figura 4 – Roletes de carga.
Rolete de retorno são responsáveis pelo apoio da correia no retorno de mesma (GAVI, 2009).
Figura 5 – Rolete de retorno simples.
Os roletes de impacto são os responsáveis por absorver o impacto do material sobre a correia. Localizado na região de descarregamento, é feito de material elástico (GAVI, 2009).
Figura 6 – Rolete de impacto.
Roletes auto alinhador são instalados nas laterais, fica em contato direito com a correia e é responsável pelo alinhamento. Eles controlam o deslocamento lateral da correia durante o percurso da mesma (GAVI, 2009).
Figura 7 – Rolete auto alinhador de correia.
Instalados próximos as polias de acionamento e retorno, os roletes de transição são responsáveis pela mudança de concavidade da correia. Os roletes podem ser fixos ou ajustáveis (GAVI, 2009).
Figura 8 – Roletes de carga em ângulos diferentes no início da correia.
Roletes de retorno com anéis são constituídos de borracha espaçados, utilizados com o intuito de evitarem o acumulo de material no rolete, são responsáveis pelo retorno e desprendimento de material aderido à correia (GAVI, 2009).
Figura 9 – Roletes de retorno com anéis de borracha.
Os roletes helicoidais são responsáveis pelo desprendimento do material aderido à correia (GAVI,2009).
Figura 10 – Rolete de retorno helicoidal.
2.3.4. Correia transportadora
É o principal elemento de um transportador de carga, atribuído com alta resistência a impactos, tensões e flexões, a correia transportadora é constituída por carcaça e coberturas. A carcaça é responsável por toda a força e resistência da correia, normalmente fabricadas com fibras têxteis, mas também podem ser constituídas por cabos de aço (MERCÚRIO, 2015)
Na Figura 11 pode-se ver os dois modelos de correia: correia com fibras têxteis e corria com cabos de aço.
Figura 11 – Correias.
2.3.4.1 Borracha de ligação e alma
A borracha de ligação tem a função de ligar a carcaça da correia com as coberturas. Quando a carcaça é fabricada com fibras têxteis, é composta por fios: o urdume disposto no sentido longitudinal e responsável pelo corpo de força e a trama disposta no sentido transversal promovendo a amarração. Já as correias constituídas por cabos de aço, são utilizados para fabricação cabos de aço no sentido longitudinal (MERCÚRIO, 2015).
2.3.4.2 Cobertura superior e inferior
É constituída por tecido amortecedor e uma cobertura, aplicado sobre a carcaça da correia com o objetivo de diminuir o impacto e aumentar a vida útil da mesma. Sua utilização depende da granulometria e altura de carregamento do material a ser transportado (MERCÚRIO, 2015).
2.3.4.3. Escolha da correia
Para a escolha correta da correia transportadora precisa-se observar alguns pontos importante como:
Condições de serviço: local de trabalho das correias com um ambiente muito agressivo;
Característica do material: qual material será transportado, qual a granulometria, temperatura de trabalho e abrasividade;
Tempo de percurso da correia: durante quanto tempo a correia estará sofrendo forças de carregamento e vazão horária;
Largura da correia: durante quanto tempo a correia estará sofrendo forças de carregamento e vazão horária;
Inclinação dos roletes: a correia será do tipo plana, abaulada ou tubular;
Tensão máxima da correia: qual o tracionamento máximo que a correia poderá ser submetida antes de romper. (ELETROBRAS, 2009).
2.3.5. Dispositivos de limpeza correia
Existem alguns dispositivos que realizam a limpeza das correias, eliminando os restos dos produtos que são transportados pela esteira, como os raspadores que são constituídos de uma borracha maciça, podem conter uma ou duas lâminas e são montadas no retorno. Temos também os limpadores que geralmente são usados antes dos tambores e evitam a danificação dos tambores, dos roletes de carga e da própria correia.
Figura 12 -Raspadores de correia instalados no retorno da correia
2.3.6. Estrutura de suporte de carga
As estruturas metálicas utilizadas em transportadores de correia se caracterizam por ter uma alta robustez e capacidade de absorver os impactos e variações de carga submetidas a ela (HICKMANN, 2017).
2.3.7. NBR 14762
A norma NBR 14762 estabelece os requisitos básicos que devem ser obedecidos para o dimensionamento de perfis estruturais de aço carbono laminados a frio, conectados por parafusos ou soldas. Em dimensionamentos que não sejam de edifícios devem ser considerados particulares da estrutura e projeto (NBR 14672, 2010).
2.3.8. NR 12
Esta norma foi elaborada para auxiliar os projetistas, os fabricantes e outros interessados a interpretarem as exigências de segurança de máquinas no âmbito do Mercosul. A metodologia é dividida em diversas categorias, para evitar repetições de tarefas e para criar uma lógica que permita um trabalho rápido. A estrutura das normas é a seguintes: a) as normas do tipo A, que definem com rigor conceitos fundamentais, princípios de concepção e aspectos gerais válidos para todos os tipos de máquinas; b) as normas do tipo B, que tratam de um aspecto ou de um tipo de dispositivo condicionador de segurança, aplicáveis a uma gama extensa de máquinas; c) as normas do tipo C, que dão prescrições detalhadas de segurança aplicáveis a uma máquina em particular ou a um grupo de máquinas (NBR 12100, 2013).
A norma especifica características que devem se fazer presente nos equipamentos para serem regularizadas como, proteções fixas e móveis, dispositivos de segurança interligados, dispositivos de parada de emergência e outros.
2.4. Embalagens de sementes
Os problemas de armazenamento de sementes estão dentre os mais comuns que entravam o desenvolvimento dos programas de sementes nos países desenvolvidos, em que uma das causas principais são as condições climáticas relativamente adversa, como altas temperaturas e umidade. Alto teor de umidade e nas sementes, combinando com as altas temperaturas, aceleram os processos naturais de degeneração dos sistemas biológicos, de maneira que as sementes perdem seu vigor rapidamente (AZEVEDO, 2003).
Harrington (1959) e Toledo & Marcos Filhos (1977) classificam os tipos de embalagem quanto ao grau de permeabilidade, em três categorias: permeáveis, semipermeáveis e impermeáveis, razão pela qual a longevidade da semente armazenada pode variar, quando se empregam diferentes tipos de embalagem, em razão da troca de umidade.
Delouche & Potts (1974) nos dizem que as embalagens herméticas necessitam que a umidade das sementes que serão armazenadas seja baixa (menos de 10%) para se obter uma boa armazenagem, porém o período de armazenagem será maior.
Macedo (2002) em seu estudo sobre influência da embalagem e do armazenamento na qualidade sanitário de semente de arroz nos diz que o tipo de embalagem influência no grau de umidade das sementes. As sementes que foram embaladas em embalagem de plástico traçado mostraram umidade uniforme durante todo o período que permaneceu armazenado, já as sementes embaladas em embalagens de papel multifoliado a partir do sexto mês e oitavo mês mostrou uma diferença significativa, ocorrendo um decréscimo no grau de umidade em relação à outra embalagem.
2.5. Desenvolvimento de produto
Rozenfeld et al. (2006) nos apresenta uma forma didática e completa um modelo para a estruturação e gestão do processo de desenvolvimento de produtos. Também enfatiza a visão do desenvolvimento como um processo amplo, que fala sobre toda o ciclo de vida do produto. Sendo esse processo compreendido como a integração com o planejamento estratégico da empresa quando a carteira de produtos e projetos é definido tais como as fases de engenharia, lançamento do produto, sua comercialização até a retirada de sua reciclagem, reutilização e descarte.
O PDP é uma ferramenta importante porque ele identifica as necessidades do mercado e por meio de projetos de produtos para propor soluções que atendam a tais necessidades, revelando sua importância buscando identificar possibilidades tecnológicas, desenvolvimento de um produto que atenda as expectativas, no tempo adequado e um custo competitivo (Rozenfeld et al., 2006).
Rozenfeld et. al. (2006) cita características específicas do PDP que o diferencia de outros processos, são eles:
- Elevado grau de incertezas e riscos das atividades e resultados;
- Decisões importante devem ser tomadas no início do processo;
- Dificuldade de mudar as decisões iniciais;
- As atividades básicas seguem um ciclo iterativo do tipo: Projetar, Construir, Testar e Otimizar;
- Manipulação e geração de alto volume de informações.
- As informações e atividades provêm de diversas fontes e áreas da empresa e de cadeia de suprimento;
- Multiplicidade de requisitos a serem atendidos pelo processo, considerando todas as fases do ciclo de vida do produto e seus clientes.
Rozenfeld et. al. (2006) retrata a fase inicial como uma das mais importantes de um projeto, pois nesse ponto são definidos os materiais e as tecnologias que serão utilizadas, os processos de fabricação e a forma construtiva. Pode-se estimar que 85% dos custos do projeto serão destinados às alternativas já definidas e o restante destinam-se às alterações que possam decorrer durante o desenvolvimento. Sendo assim, restam ser determinadas as tolerâncias das peças, construir e testar protótipo, definir fornecedores, cadeias de suprimentos, fases de produção, campanha de marketing e assistência técnica.
Observando a Figura 13, vemos que os custos são menores na fase inicial do desenvolvimento em relação ao custo final. Porém, estas fases são críticas quanto ao custo final do produto.
Figura 13 – Curva de custo do produto durante o desenvolvimento.
Podemos observar na Figura 13 que quando o custo de produção é comprometido no início o valor será muito menor.
O segredo para um bom desenvolvimento de produto é, assim, garantir que as incertezas sejam minimizadas por meio da qualidade das informações (Rozenfeld, et. al., 2006).
3 METODOLOGIA
O trabalho abordará o método e as técnicas analisadas para o desenvolvimento de uma esteira transportadora de correia utilizado para descarga de embalagens de sementes aplicável em pick-ups.
Será dividida em quatro fases, conforme Rosenfeld et.al, (2006) as denomina como planejamento de projeto, projeto informacional, projeto conceitual, projeto detalhado, conforme a Figura !4.
Figura 14 – Modelo para desenvolvimento de produto.
A fase de planejamento de produto trata-se da etapa será desenvolvido o escopo do produto e do projeto, os recursos, o tempo o custo (Rozenfeld et. al., 2006).
Para Rozenfeld et.al. (2006) a etapa do projeto informacional é onde são criadas as especificações-meta do produto, composta pelo requisitos e informações obtidas do cliente junto com as atividades de engenharia.
O projeto conceitual é a fase onde são geradas algumas concepções do produto, onde soluções são estudadas com o objetivo de escolher a que melhor servirá para o produto, a fim de atender as especificações meta (Rozenfeld et. al., 2006).
Rozenfeld et. al. (2006) explica o projeto detalhado com uma etapa onde a concepção estabelecida na fase anterior é detalhada e transformando nas especificações meta, que caso atendidas passam para o processo de manufatura.
Após todas as fases estarem prontas é realizada a produção do lote piloto, a definição dos processos e a manutenção. E então a etapa de lançamento de produto onde é definido as etapas de pré-vendas e pós-vendas como atendimento ao cliente e prestações de serviço (Rozenfeld et.al., 2006).
3.1 Planejamento de Projeto
Primeiramente a etapa de planejamento do produto é realizada, nesse passo será realizada uma identificação de atividades, recursos necessários e a melhor forma de utilizá-los para que o processo prossiga corretamente.
Após essa etapa o resultado será um documento cujo conteúdo conterá informações necessárias para a execução do projeto, classificado em escopo do projeto, atividades necessárias e sua duração, os prazos, responsáveis pelas etapas, orçamentos, análise de indicadores e outros. Com essas informações pode-se diminuir os erros que podem surgir durante o desenvolvimento. A Figura 15 ilustra as atividades que são realizadas nessa etapa segundo Rozenfeld et.al (2006).
Figura 15 – Atividades do Planejamento do Projeto
Nessa etapa do desenvolvimento do Plano de Projeto, é necessário seguir atividades que trarão informações para o decorrer do projeto quando estarão corretas. São elas:
Escopo do projeto e do produto: Caracteriza o detalhamento das definições básicas do produto, as funções que o produto deve ter. Mostrando cada mecanismo e de como ele deverá funcionar.
Atividades e sua duração: Detalha as atividades para realização do projeto. Com o objetivo de planejar as ações que precisam ser executadas e sua duração. Prazos, orçamento e pessoal responsável: etapa onde é criado um cronograma, para estabelecer prazos para realização das atividades e gerar orçamentos para cada atividade.
Recursos necessários: Etapa que ocorre uma análise de todos os recursos que serão necessários para o desenvolvimento de cada processo, sendo direcionado para compra de peças, equipamentos, mão de obra e outros gastos que possam acontecer.
Análise de riscos: Realização de uma avaliação de riscos que podem ocorrer durante o desenvolvimento, o potencial dos riscos aumenta quanto a incerteza das atividades e funções do projeto ou produto. Então quanto maior conhecimento se tiver dos processos e também do produto menor será a probabilidade de acontecerem os riscos.
Indicadores de desempenho: Por último uma análise daquilo que foi proposto para o projeto nas etapas anteriores comparando o orçamento, programação das atividades com o que já foi estabelecido, com essa comparação pode-se determinar se o projeto está tendo um bom desempenho.
3.2. Projeto Informacional
Será obtido um escopo de projeto após a etapa de planejamento de projeto, nesse escopo terá uma descrição do produto obtido e as definições do projeto, além das atividades e recursos necessários. Com todas as informações obtidas anteriormente pode-se partir para a próxima etapa.
O Projeto Informacional tem como objetivo elaborar especificações-meta do produto, sendo essas um conjunto de informações do que é desejável encontrar no produto final. Essas informações devem ser utilizadas para atender o que o cliente solicita.
A definição do problema de projeto é obtida nessa fase, compreendendo o problema que deve ser enfrentado. Sendo necessário um aprofundamento maior nas informações que teremos da fase de planejamento de projeto. A Figura 16 representa a fase de Projeto Informacional.
Figura 16 – Atividades da fase de Projeto Informacional.
Após ter-se o problema definido, começa uma fase de contato com os clientes, onde tem-se o objetivo de conhecer as necessidades, conhecidos como requisitos de clientes.
Essas necessidades muitas vezes não são precisas ou subjetivas, então deve-se reescrever esses requisitos de forma técnica para que possa ser usado nas próximas etapas do desenvolvimento do produto.
Podemos associar os requisitos de produto com os valores metas, então tem-se as especificações-meta do produto, podendo dividi-las de tal maneira:
Requisitos com valores-meta: Envolve os requisitos obtidos anteriormente através de contados com o cliente, o que se deseja alcançar com o produto, custos para o desenvolvimento e a possível comercialização.
Informações qualitativas: Informações complementares que veem de pesquisas de campo, mercado e outros.
Então pode-se resumir como as especificações-metas descritas, elas deverão ter valores-metas, esses são associados com os requisitos do produto. Os objetivos das especificações metas são facilitar o desenvolvimento de soluções para os problemas que o desenvolvimento do produto irá apresentar e também oferecem uma base de dados aonde podemos nos apoiar para tomar as decisões.
3.3. Projeto Conceitual
O projeto conceitual tem como objetivo buscar, criar e selecionar as melhores soluções para o problema determinado anteriormente.
Primeiramente deve-se buscar soluções que já existam, podendo comparar com projetos concorrentes ou similares quais apresenta, semelhança com o nosso projeto.
Para criar novas soluções o processo pode se basear a busca, porém o ponto principal é a criatividade do desenvolvedor, sempre levando em consideração as necessidades, requisitos e especificações de projeto de produto.
Nessa etapa pode-se e recomenda-se usar ferramentas visuais, como croquis, fluxogramas e desenhos, muitas vezes feitas com a criação.
A última parte dessa etapa é a seleção da melhor solução encontrada para atender as necessidades e requisitos do projeto.
Como podemos ver na Figura 17, o Projeto Conceitual é dividido em algumas etapas.
Figura 17 – Atividades da fase de Projeto Conceitual.
Integração dos princípios de solução: Desenvolvimento de alternativas que tem como objetivo solucionar o problema do projeto e atender os requisitos dos clientes. Após o desenvolvimento, as alternativas são analisadas para definir qual a melhor para a continuação do desenvolvimento.
Arquitetura do produto: Com objetivo de desenvolver um primeiro croqui da alternativa escolhida demostrando seu funcionamento e partes.
Layout e estilo do produto: onde é determinada a forma do produto desenvolvido. Podemos dizer que nessa etapa designamos o design do produto, tentando torná-lo o mais atrativo possível. O layout busca dar forma ao produto sempre atendendo os requisitos do produto.
Macroprocesso de fabricação e montagem: Nesse passo é identificado os processos de fabricação, máquinas e ferramentas necessárias para a produção do produto.
Lista inicial dos SSCs iniciais: etapa onde são definidos os Sistemas, Subsistemas e Componentes do produto.
3.4. Projeto Detalhado
Após o Projeto Conceitual damos início ao Projeto Detalhado com o objetivo desenvolver e finalizar as especificações do produto descritas na fase anterior, sendo as especificações do sistema, desdobramento dos sistemas em subsistemas e componentes (SSC), listas de materiais, desenhos do produto e tolerâncias, plano dos processos, recursos e plano de fim de vida do produto. A Figura 18 mostra as atividades desta fase.
Figura 18 – Atividade da fase de Projeto Detalhado.
A informação principal do projeto detalhado é a concepção do produto, que servirá para a criação e detalhamento dos SSCs, onde acontece o ciclo de detalhamento. A partir dessa atividade serão definidas as formas de aquisição dos SSCs, que podem ser fabricadas ou compradas.
3.4.1. Desenvolvimento dos SSCs
As tarefas que envolvem a criação dos SSCs são a atividade central dessa etapa, pois se relacionam com as outras atividades da fase. Na Figura 19 podemos ver detalhadamente o dos processos de criação do dos SSCs.
Figura 19 – Atividades de criação dos SSCs.
Criar, reutilizar, procurar e codificar SSCs: Essa tarefa se refere a criar e detalhar os SSCs. Como visto na fase anterior os itens podem ser comprados ou fabricados. Os fornecedores do item devem ser definidos e os itens que serão fabricados irão passar por um processo de engenharia.
Calcular e desenhar SSCs: Esta etapa inicia o processo de projeto do produto, e agora é necessário levar em consideração os itens e características que foram determinados para atender aos requisitos do produto. O projeto de um SSC pode ser novo ou de uma tecnologia já existente adaptando ao produto que vai ser desenvolvido. É nessa etapa que são realizados desenhos e cálculos de dimensionamento, para desenvolver os cálculos usa-se bibliografias referente ao tipo de dimensionamento que dever ser feito e para desenvolver os desenhos utiliza-se softwares CAD.
Especificar tolerâncias: Os desenhos dos produtos desenvolvidos devem especificar as tolerâncias para a produção das peças. Essas especificações são feitas com auxílios de tabelas e normas, como as normas ISO.
Integrar SSCs: Após concluir as etapas anterior, iniciasse a etapa de incorporação dos SSCs determinados ao produto. Nas etapas anteriores foram definidos os sistemas, desdobramentos subsistemas e componentes e agora será integrado os componentes nos subsistemas, os subsistemas nos sistemas e os sistemas no produto.
Finalizar desenhos e documento: Utilizando os desenhos e cálculos desenvolvidos anteriormente, inicia-se o processo de montagem do produto, o resultado dessa etapa será um documento final.
3.4.2. Planejar processo de fabricação e montagem
Encerrada a fase de projeto de produto, inicia-se a definição dos processos de fabricação que serão necessários e a montagem dos componentes. A primeiro passo é atualizar o plano macro, desenvolvido no projeto conceitual, após serão apresentadas as possíveis tarefas de planejamento.
Para o planejamento de processos de processos são realizados o planejamento macro e o detalhamento das operações. O planejamento macro estabelece e específica sequência de operações, máquinas, equipamentos e tempos. E para a programação utiliza-se o Planejamento de Controle da Produção (PCP). O detalhamento das operações traz informações para a realização das operações no local de trabalho, trazendo mais confiabilidade e menos chances de erros de produção.
4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DE RESULTADOS
4.1. Planejamento de Projeto
No planejamento de projeto será identificada as atividades que serão realizadas, os recursos necessários e a como serão utilizados, para que assim o projeto siga em frente e com redução de possíveis problemas e erros indesejáveis.
4.1.1. Escopo do projeto e do produto
A primeira atividade no planejamento de projeto, é executada pelo gerente de projeto será estudar e detalhar as definições do produto.
A esteira transportadora tem o como principal motivo facilitar a descarga de pesos por isso a principal função dever ser a movimentação dos roletes. Além de uma boa funcionalidade da principal função o equipamento deve ser suportar uma determinada carga. Tem-se uma ideia inicial do produto ser aplicável em diferentes pick-up esse será a maior dificuldade encontrada no projeto.
4.1.2. Viabilidade técnica e econômica
Esse projeto tem como base criar um produto com função de facilitar uma atividade recorrente na atividade de agricultores, sendo um produto simples, robusto e acessível financeiramente para poder ter um acesso grande da maioria das pessoas, também com facilidade de manuseio e que resista aos esforças requeridos. Estima-se um gasto de, no máximo, R$ 600,00 para a produção de um protótipo, contando com a ajuda de parceiros e doações.
4.1.3. Interesse de projeto
Com o objetivo de atender uma atividade de um setor que não se encontra muitas opções o produto pretende preencher essa lacuna. Busca-se atender os produtores rurais que utilizam seus veículos pick-up para suas tarefas em suas propriedades rurais principalmente com o transporte de insumos como o principal foco, embalagens de sementes.
4.1.4. Atividades e sua duração
Nessa etapa serão detalhadas as atividades para realização do projeto, com o objetivo de planejar as ações que precisam ser executadas e sua duração.
A partir da realização de cálculos de cargas e de dimensionamento, será realizado uma lista de materiais de componentes e insumos que serão utilizados na montagem e na fabricação do produto. O modelamento do projeto será realizado utilizando o software SolidWorks.
Após o modelamento 3D serão realizadas pesquisas de preço para a compra de componentes e consequentemente efetuado a compra dos selecionados, após a essa atividade serão encaminhados os componentes que precisam passar por um processo de transformação para os devidos parceiros onde passaram por seu processo específico.
Quando todos os componentes estiverem prontos serão realizadas verificações e testes, como análise dimensional e pré-montagem de componentes, verificando se estão de acordo com o plano de inspeção.
4.1.5. Prazos, orçamentos e pessoal responsável
Será criado um cronograma, estabelecendo prazos para as atividades que serão realizadas e também um controle de orçamentos de cada atividade além de designar o responsável de cada atividade.
4.1.6. Recursos necessário
Etapa em que se realiza uma análise dos recursos que serão necessários para o desenvolvimento de cada processo, sendo direcionado para compra de peças, equipamentos, mão de obra e outros gastos que possam acontecer.
Será necessário a compra de rolamentos, tubos, barras de ferro, parafusos, porcas, anéis de retenção, rodízio e chapas metálicas. O produto passará por alguns processos de manufatura como usinagem, dobra, solda e montagem, como esses processos serão feitos em terceiros, os custos dos insumos já estarão inclusos nos custos finais de cada processo.
4.1.7. Análise de Riscos
Realização de uma avaliação de riscos que podem ocorrer durante o desenvolvimento, o potencial dos riscos aumenta quanto a incerteza das atividades e funções do projeto ou produto. Então quanto maior conhecimento se tiver dos processos e também do produto menor será a probabilidade de acontecerem os riscos.
Podemos analisar algumas situações que podem trazer riscos para o desenvolvimento do produto como atrasos em compras de materiais, atrasos de entrega de processos realizados em terceiros.
Por último uma análise daquilo que foi proposto para o projeto nas etapas anteriores comparando o orçamento, programação das atividades com o que já foi estabelecido, com essa comparação pode-se determinar se o projeto está tendo um bom desempenho.
4.2. Resultados da fase de Projeto Informacional
A partir das informações levantadas no escopo do projeto, no planejamento será definido as especificações meta que é um conjunto de informações mais completo possível. Essas orientações também irão fornecer a base para montar critérios de avaliação e tomadas de decisão.
4.2.1. Identificar os requisitos dos clientes do produto
Aqui irá se fazer uma pesquisa sobre os potenciais clientes e como o produto poderá chamar a atenção dos mesmos. Como já dito anteriormente esse produto tem como objetivo para usuário os de produtores rurais, os principais clientes focados serão desse grupo, mas pode-se prever interesse de outros potenciais clientes.
O foco dos clientes serem os produtores rurais são pelo fato de o produto ser utilizado para melhorar o serviço desses trabalhadores, fazendo com que ocorra um menor esforço físico dos mesmos durante sua jornada de trabalho, também economia de custos com possíveis contratação de serviços de terceiros e aquisição de outros veículos.
A seguir a Tabela 2 mostra as fases do ciclo de desenvolvimento de produto e os responsáveis de cada fase.
Tabela 2 – Fases de ciclo de vida e seus responsáveis.
O próximo passo será determinar os tipos de clientes que estarão envolvidos durante toda vida do projeto. Podemos dividir os clientes em três níveis, clientes internos, intermediários e externos. Clientes internos são definidos pelos que participarão do projeto e nos processos de manufatura; clientes intermediários fazem parte da comercialização e manutenção e clientes externo são os que utilizarão o produto quando finalizado.
- Clientes internos
o Projetar e dimensionar o produto conforme necessidade;
o Satisfazer o máximo de necessidade dos clientes colhidas anteriormente;
o Consideração de utilização de materiais Standard, facilidade de fabricação e baixo custo;
o Fácil instalação do produto e fácil manutenção.
- Cliente intermediários
o Contato com clientes;
o Comercialização/doação do produto;
o Feedback de pós-venda.
- Cliente externo
o Utilização correta do veículo;
o Realização de manutenções;
o Reforma de componentes.
4.2.2. Produtos Concorrentes
São levantadas informações complementares que vem de pesquisas de campo, de mercados (concorrentes) e outros. Tem como o objetivo ajudar no desenvolvimento do produto, podendo indicar fatores que farão o nosso produtor ter destaque sobre os já existentes no mercado assim também como as desvantagens, pode mostrar pontes de oportunidades de melhorias e problemas que podem acontecer durante o desenvolvimento ou até mesmo quando estiver em uso. Nas pesquisas realizadas não foram encontrados produtos com as mesmas especificações e funcionalidades que as listadas na fase de planejamento de projeto e também na fase de processo informacional, portanto foram comparadas com produtos similares existentes no mercado.
Tabela 3 – Produtos concorrentes.
4.2.3. Ciclo de vida
Todo produto passa por um ciclo de vida, sendo ele iniciado na etapa de projeto, passa por todos processos de manufatura, posteriormente passa por todos esses processos segue para testes e inspeções, se liberado nessa etapa passará a ser comercializado, por fim terá também a etapa de manutenção de componentes.
4.2.4. Opções de manufatura
Como descrito no planejamento de projeto o produto deverá passar por alguns processos de manufatura, nessa etapa, verifica-se as opções de processos, faz-se um detalhamento mais preciso indicando máquinas utilizadas, ferramentas e insumos que serão usados, além de definir os locais ou empresas aonde esses serão realizados.
Com esse detalhamento podemos solicitar orçamentos de insumos escolhendo o de melhor custo e qual será melhor para o produto, também podemos fazer um cronograma de fabricação com as informações de terceiros, quanto a previsão dos processos entre outras informações.
Esse detalhamento é realizado por meio de uma Tabela, identificando o processo, a máquina que será utilizada, ferramentas necessárias, insumos que serão consumíveis e o local onde será realizada.
Tabela 4 – Relação de manufaturas.
4.2.5. Restrições relacionadas ao processo de manufatura
Nessa etapa será realizado uma relação entre as opções de manufatura e os requisitos do produto como o objetivo quais opções devem ser usadas em cada etapa. Outra função que esse item apresenta é a verificação se equipamentos e ferramentas serão suficientes para atender todos os requisitos.
Além da identificação da necessidade do processo a ser executado externamente ou internamente, também são relatadas as restrições que podem acontecer no processo de manufatura, que podem reduzir eficiência ou até mesmo interromper o processo de fabricação. Todas essas questões estão identificadas na Tabela 5.
Tabela 5 – Identificação de restrições de manufatura.
4.2.6. Requisitos e envolvimento de fornecedores
Quando feita a etapa anterior definindo atividades e identificando seu local de serviço quanto a interno ou externas, inicia-se a etapa onde busca-se identificar necessidades de suprimentos para a fabricação, assim podendo firmar parcerias e contratos visando as melhores opções disponíveis, essas informações são demonstradas na Tabela 6.
Tabela 6 – Identificação de fornecedores.
Com esses requisitos definidos, pode-se desenvolver uma estratégia juntamente com os fornecedores para evitar atrasos de entrega, falta de materiais e possíveis aumentos elevados de valores, isso faz com que ocorra um possível desperdício e gastos não previstos.
4.2.7. Viabilidade econômica
Com o escopo inicial do produto, pode-se definir uma lista de materiais que serão utilizados para sua fabricação. Foram realizadas algumas pesquisas de preço mostrados na Tabela 7, buscando escolher os mais acessíveis além de estipular um valor final que será gasto para a produção de um veículo.
Tabela 7 – Custos do projeto.
4.2.8. Especificações meta
Essa etapa, considerada uma das mais importantes do projeto, busca definir as especificações meta do produto de acordo com os requisitos dos clientes. Para realizar essa lista de especificações (Tabela 8) foram analisados alguns tópicos além dos requisitos dos clientes como análise de custos e pesquisas com clientes finais.
Tabela 8 – Especificações meta.
Como dito anteriormente, essa listagem tem grande importância para o desenvolvimento do projeto conceitual, pois pode-se basear sobre a lista para atender os requisitos para a concepção do produto. A tabela também nos traz limitadores que são pontos onde o nosso projeto não deve ultrapassar passar assim evitar um não atendimento dos requisitos dos clientes e também limites que podem trazer problemas para fabricação, utilização e ciclo de vida do produto.
4.3. Resultado da fase de Projeto Conceitual
4.3.1. Arquitetura do produto
Modelar o produto ajuda a verificar as funcionalidades que o produto irá desempenhar, a atividade iniciará quando o material é depositado em cima da esteira, após acontecerá a ação de uma força humana de movimentação do sistema através de uma manivela, tendo por fim a saída do processo que é a principal funcionalidade do produto final. Podemos ver no diagrama a seguir:
Figura 20 – Diagrama do modelamento funcional.
Com a principal função, entradas e saídas do produto já definidas, pode-se fazer o refinamento de cada atividade, definido função e resultado de cada sistema. Como foi representado na Figura 21.
Figura 21 – Funcionalidade do sistema.
4.3.2 Princípios de solução
Visando encontrar a melhor maneira de solucionar as funções do produto citadas anteriormente, sendo assim, procurando atender ao final os principais requisitos do produto que já foram citados na fase anterior de planejamento de projeto.
Podemos conferir na Tabela 9 as principais funções que o produto final deve apresentar e uma descrição como irá funcionar.
Tabela 9 – Descrição das funções do produto.
4.3.3. Definir alternativas de arquitetura física para cada princípio de solução e definir parâmetros preliminares principais dos SSC.
Nesta etapa é feita uma análise para definir as melhores alternativas para cada componente do produto desenvolvido. Serão analisadas as alternativas diferentes de solução existente e escolhidas as que melhor irão atender os requisitos dos clientes.
4.3.3.1 Sistema de movimentação
O sistema de maior relevância no produto é o de movimentação então devemos escolher o melhor método para aplicar nesse sistema e para auxiliar nessa escolha foi criada a Tabela 10, mostrando as alternativas e um valor atribuído de 1 a 5 (sendo 5 a melhor).
Tabela 10 – Seleção do sistema de movimentação.
Podemos ver na tabela, que a opção de rolete fabricado é a opção que melhor se adapta a esse projeto levando em consideração principalmente as questões de custos e vida útil da opção, e que também se irá atender os requisitos dos clientes.
A utilização de roletas standard eliminaria uma possível fabricação, porém elevaria o custo e demandaria tempo para pedido e entrega.
4.3.3.2 Sistemas de tração
A escolha do sistema de tração também é importante para o projeto, pois ele fará toda a movimentação da esteira com a carga, assim como na escolha do sistema de movimentação será realizado uma relação com os valores de 1 a 5 mostrado na Tabela 11.
Tabela 11 – Seleção do sistema de tração.
Conforme indicado na Tabela 11, a tração humana é a alternativa que melhor atenderá aos requisitos do projeto, também levando em consideração a dificuldade de fabricação e o custo de fabricação.
O sistema de ligação de tração no veículo seria uma alternativa interessante para uma melhoria de projeto futuramente, pois seria um sistema com um custo menor em relação ao motor elétrico e também necessitaria um menor esforço em relação a tração humana.
4.3.4 Análise e definição de SSCs
A análise dos Sistemas, Subsistemas e Componentes é de grande importância para poder entender as características do produto, a união dessas características dará forma ao produto final.
4.3.4.1 Estruturas Lateral
A estrutura lateral da esteira é o sistema em que vai suportar todos os outros sistemas, subsistemas e componentes, tem como objetivo suportar os roletes e consequentemente a carga.
Como a esteira tem que ser retrátil devido a tampa das pick-ups as laterais serão feitas com o uso de vigas enrijecidas e vigas perfil “U”, feitas com chapa de aço ASTM 36 de 3,7 mm de espessura que foram dobradas conforme projeto e desenho mostrados no apêndice. As Figuras 22, 23 e 24 mostram as laterais da esteira.
Figura 22 – Lateral fixa da Esteira.
Fonte: Autor (2020).
Figura 23 – Lateral móvel da esteira lado da manivela.
Figura 24 – Lateral móvel da esteira.
A viga enrijecida mostrado da Figura 22 será modificada com reforço em uma das extremidades fazendo a furação para colocação de um mancal, na outra extremidade será feito um furo para colocar um parafuso que servirá de guia para a outra viga perfil “U” e na parte superior será feito um furo que servirá para pinar travando a esteira e também deixando a correia esticada. Na viga perfil “U” será feito um furo oblongo que servirá de guia para a movimentação da viga e em uma extremidade também será colocada um reforço é feito a furação para colocação de um mancal, além disso será feito dos furos na parte superior que servirá como mecanismo de esticador da correia. A viga lateral móvel que será montada no lado da manivela será realizada um corte visando a possibilidade de retirada de rolete de retorno para manutenção e desmontagem da esteira.
4.3.4.2 Mancais
Os mancais mostrados na Figura 25, serão utilizados para fixar e suportar os cilindros das extremidades, esses serão fabricados unindo com soldagem duas peças feitas com chapa de aço ASTM A36 de espessura 3/8” e 1/2”, e após passará pelo processo de usinagem para a colocação do rolamento, também será feito a furação para a fixação na estrutura lateral.
Figura 25 – Manual utilizado para suporte dos roletes de retorno.
4.3.4.3 Roletes de Retorno
Rolete de retorno são responsáveis pelo apoio da correia no retorno de mesma, eles devem ser com um diâmetro maior que os roletes de carga, serão fabricados com tubos de aço SAE 1020 de 3” de diâmetro apoiado pelos mancais.
Figura 26 – Rolete de retorno.
4.3.4.4 Roletes de Carga
Os roletes serão fabricados utilizando tubo de aço SAE 1020 de 1.1/2” de diâmetro, com rolamentos 6202 acoplados nas duas extremidades sendo ficado com a colocação de um anel de retenção e um eixo de aço SAE 1020 de 5/8” no centro. As Figuras 27 e 28 mostram os roletes de carga.
Figura 27 – Rolete de carga.
Figura 28 – Anel de retenção utilizado para fixação do rolamento.
4.3.4.4.1 Rolamentos
Nas extremidades dos roletes serão utilizados rolamentos, que tem a função de dar movimentação aos roletes e suportar a carga que será depositada sobre a esteira. O rolamento utilizado é o de denominação SKF 6202 esse foi escolhido devido a carga que ele suporta, facilidade de compra, preço e dimensões. Esse rolamento é utilizado em um eixo de diâmetro 15mm e ele tem um diâmetro externo de 35mm com uma espessura de 11mm.
Figura 29 – Rolamento SKF 6202.
4.3.4.4.2 Eixo dos roletes
Serão fabricados 3 tipos de eixos dos roletes, um para os roletes de carga, um para um rolete de retorno e outro mais comprido para o rolete de retorno onde vai ser acoplado a manivela. Os eixos internos dos roletes são os componentes de suporte interno dos rolamentos serão feitos com barra de aço SAE 1020 de diâmetro 5/8” com usinagem das suas extremidades para fixação dos rolamentos.
Figura 30 – Eixo dos roletes de carga.
Figura 31 – Eixo do rolete de retorno.
4.3.4.5 Suportes Roletes
Para fixar os roletes na estrutura foram utilizadas cantoneiras de aço ASTM A36 DE espessura 5/16”, que serão fixados nas laterais da estrutura.
Figura 32 – Cantoneira para suporte.
Para realizar a fixação dos roletes nessas estruturas de cantoneira foram cortadas peças de chapa de aço ATSM A36 de espessura 1/4” com a geométrica mostrada na Figura 33, essa geometria foi desenhada com propósito de ajudar na montagem dos roletes nas cantoneiras.
Figura 33 – Chapa de suporte de rolete.
4.3.4.6 Correias
É na correia transportadora que os materiais serão depositados para o transporte normalmente ela é construída por carcaça (constituída de nylon, poliéster ou cabo de aço) e revestimento. Porém como o custo do protótipo é limitado e tem uma aplicação diferente será fabricado com Lona marítima.
4.3.4.7 Manivela
A manivela tem como função realizar o giro da esteira através da aplicação de uma força, a manivela deve ter uma pegada agradável para não machucar a mão do operador durante a operação da esteira. A Figura 34 demonstra como será a manivela.
Figura 34 – Manivela utilizada pra realizar a movimentação da esteira.
4.3.5 Layout e estilo do produto
Essa etapa é onde determina-se a forma do produto desenvolvido. Podemos dizer que nessa etapa designamos o design do produto, tentando torná-lo o mais atrativo possível. O layout busca dar forma ao produto sempre atendendo os requisitos do produto. Também foi levado em consideração para o modelamento peças e componentes de fácil comercialização, um custo baixo, também aspectos de fácil funcionamento e fácil manutenção. As Figuras a seguir mostram a montagem do modelo do produto.
Figura 35 – Arquitetura do produto A.
Figura 36 – Arquitetura do produto B.
Figura 37 – Arquitetura do produto C.
Figura 38 – Produto aplicado em veículo.
Figura 39 – Posicionamento da esteira e do operador durante a utilização.
O produto foi modelado em 3D utilizando o software Solidworks, criando cada componente separadamente, posteriormente realizando as submontagem e por mim a montagem final de proposta de produto.
A Figura 39 demonstra a posição do operador durante a utilização da esteiras, podemos ver que ele não terá nenhum esforço além da aplicação na manivela para descarregar o produto, pode-se dizer então que há uma melhora ergonômica significativa quanto a atividade de descarga, pois essa atividade regularmente é realizada com o operador tendo a atividade de subir e descer do veículo, agachar e carregar o produto que tem um peso elevado, essa atividade quando não realizada de forma adequada tem grandes chances de ocasionarem lesões em seus realizadores além também de um cansaço físico elevado.
4.3.6 Ergonomia e estética
O produto objetivo secundário de melhor a ergonomia da atividade de descarga de embalagens de sementes de pick-ups, mas para isso o produto também deverá ter uma boa funcionalidade, para isso os roletes devem estar livres sem nenhum impedimento para girar assim o operador não terá necessidade de aplicar força excessiva. Questões de posições para aplicação do produto irá variar com a pick-up que ele será instalado. Uma questão de melhoria de ergonomia é a manivela que deve ter uma pegada, para que a mão do operador não sofra nenhum tipo de lesão durante o uso. Porém a questão mais relevante na melhoria na questão de ergonomia é a redução de esforços que seriam aplicadas na atividade realizada, evitando que o operador precisa subir e descer do veículo carregando peso que quando realizado de forma adequada pode causar lesões nos indivíduos.
A questão estética do produto não tem muita relevância, pois caso o produto entre em comercialização os principais fatores que possíveis compradores desse mercado buscam é robustez e funcionalidade, foram esses pontos que foram o foco durante seu modelamento 3D. Um fator estético que podemos considerar é a pintura do produto, pois um produto com um mal acabamento pode afastar possíveis compradores.
4.3.7 Descrição das arquiteturas selecionadas por meio da emissão de parecer
O detalhamento técnico das arquiteturas tem como objetivo reunir todas as constatações técnicas e econômicas das arquiteturas descritas anteriormente. Esse detalhamento é mostrado na Tabela 12, nela podemos ver a função principal dos sistemas ou componentes, a sua função dentro da estrutura geral de produto, o material usado para sua fabricação e os processos de manufatura a qual ele passará.
Tabela 12 – Arquitetura da esteira transportadora.
4.3.8. Definir plano macro de processo
A próxima atividade é estruturar os principais processos de manufatura que serão necessários para cada componente definidos nessa tarefa, após uma estruturação de croqui do projeto, deve-se definir uma sequência de fabricação e montagem dos componentes para ser feita uma hierarquização dos processos, descrevendo o que estará envolvido com ele.
4.3.9 Hierarquização de fabricação do produto
Como dito anteriormente, essa etapa tem como função colocar em ordem a fabricação todas os componentes e sistemas da concepção inicial, conforme a Tabela 13.
Tabela 13 – Hierarquia de fabricação.
Os comentários relacionados a cada ordem ajudará na identificação dos processos.
4.3.10 Verificação dos processos internos de manufatura
Essa verificação se trata de uma análise atual de máquinas-ferramentas, ferramentas e insumos disponíveis para a equipe de fabricação para a realização do processo de fabricação, essas informações estão demonstradas na Tabela 14.
Tabela 14 – Comparativo entre manufatura e concepção.
4.3.11. Identificar operações primárias de fabricação
Nessa etapa de identificação de operações primárias será realizada a fim de descrever qualitativamente quais as máquinas-ferramentas, ferramentas e demais itens necessários. Utiliza-se a hierarquia de fabricação como método para auxiliar na descrição das operações de forma simples mostradas na Tabela 15.
Tabela 15 – Operações primárias.
4.4 Resultados da fase de Projeto Detalhado
4.4.1 Processos de fabricação e montagem
Para a fabricação da esteira transportadora deve-se seguir as etapas que formam um processo de fabricação, separados por etapas e processos de manufatura.
4.4.1.1 Desenvolvimento de projeto
Etapa em que são criadas as concepções do produto, o desenvolvimento dos processos de fabricação, definição de especificações-meta, dimensionamento, desenhos e possíveis revisões.
4.4.1.2 Lista e compra de materiais
Realização de uma lista de materiais e compras dos mesmos para a fabricação do produto para que não ocorra paradas devido à falta de matéria prima, sempre buscando o melhor custo benefício.
4.4.1.3 Corte
O processo de corte é o primeiro a ser realizado na produção da esteira, praticamente todos os componentes passaram por esse processo, as cantoneiras, tubos e barras de ferro serão cortadas conforme projeto utilizando policorte. As laterais serão cortadas com guilhotina, as peças de suporte de e rolete, mancais serão cortadas utilizando máquina de corte plasma.
4.4.1.4 Dobra
Após finalizado o processo de corte as peças que conforme projeto necessitam passaram pelo processo de dobra. As laterais serão submetidas ao processo de dobra para enrijecimento das mesmas, esse processo será feito utilizando dobradeira hidráulica.
4.4.1.5 Usinagem
O processo de usinagem acontecerá após o corte e dobra, serão realizados processo de furação e processo de torno para melhorar acabamento e o processo de montagem final.
4.4.1.6 Soldagem
É nessa etapa em que o produto começa a tomar forma, as peças após passarem pelos processos anteriores chegam aqui para serem posicionadas em subconjuntos sendo ponteadas nas posições determinadas. Após posicionadas e feita verificação se estão corretas será feita a soldagem completa, feito utilizando o aparelho MIG/MAG.
O primeiro passo será soldar as cantoneiras que serão os suportes para os roletes, após será soldada a chapas laterais de roletes e posteriormente os roletes serão soldados nas cantoneiras.
4.4.1.7 Pintura
Após o processo de soldagem aonde os componentes estarão pré posicionados será realizado o processo de pintura dos componentes, mas antes disso será realizado a limpeza de respingos de soldas pontos desnecessários e possíveis rebarbas. Para pintura será utilizada tinta em spray.
4.4.1.8 Montagem
O último processo é o de montagem, após os componentes passarem por todos os processos anteriores, será realizado a montagem final dando a forma final ao produto.
O primeiro passo é a montagem dos mancais nas laterais feitos com parafusos e porcas junto com os roletes de retorno, posteriormente será feita a colocação da correia e pôr fim a manivela para movimentação.
4.4.2 Dimensionamento
4.4.2.1 Laterais
O dimensionamento da geometria das laterais é uma etapa importante no projeto, essa parte do projeto determinará onde o produto poderá ser aplicado. Essa dimensão foi determinado devido a ideia inicial do produto ser aplicável em diferentes pick-ups por isso foram considerados a menores medidas de carroceria da menor medida (conforme tabela abaixo), por esse motivo outra característica que o produto deve ter é uma fácil instalação na carroceria e também uma fácil manutenção.
Tabela 16 – Características das carrocerias das pick-ups
Foi determinada então que quando retraída a lateral terá uma medida de comprimento de 1150 mm e quando expandida 1350 mm.
4.4.2.2 Rolamento e distribuição
A carga máxima foi selecionada utilizando os dados da Tabela 13, sendo escolhido a carga de 600 quilos pois é o menor valor de capacidade de carga entre as pick-ups mais vendidas no Brasil menos o peso da esteira transportadora. O rolamento selecionado foi o 6202 devido ao cálculo de carga que os rolamentos devem suportar, facilidade de compra e facilidade para fabricação do rolete, pois a escolha de um rolamento que suporta menor carga com um diâmetro menor traria dificuldades para a construção dos roletes.
Figura 40 – Rolamento 6202.
Figura 41 – Dimensões do rolamento 6202.
Esse rolamento foi selecionado após feito o cálculo de carga que o rolamento pode suportar utilizando a equação da força peso:
P= mg (Força peso) (1)
Onde:
m= massa (Kg) = 600 Kg
g= força gravitacional (m/s) = 9,8 m/s
P = m.g (1)
P = 600 Kg. 9,8 m/s
P = 5900 N
Como podemos ver na Figura 42 o rolamento 6202 suportará a carga de 5,2 KN, podendo usar um coeficiente de 1,3.
Figura 42 – Características do rolamento 6202.
Podemos ver que apenas um rolamento suportaria, porém a escolha de um rolamento com um diâmetro menor traria problemas dimensionais para a construção.
4.4.2.3 Suporte Roletes
Para a seleção do suporte dos roletes considerou-se que a material estaria bi apoiados nas duas laterais conforme a Figura 43 e que a carga estaria distribuída em apenas uma barra. Foram utilizados os seguintes dados para a realização dos cálculos:
Carregamento (Q): 5,9 kN/m
Comprimento da viga (L): 0,96 m
Altura da seção da viga (h): 18mm
Largura da seção da viga (b): 36mm
Figura 43 – Representação carregamento sobre a viga.
Figura 44 – Seção transversal da viga.
4.4.2.4 Cálculos de Carga
Com as informações coletadas no item anterior foram realizados os cálculos de esforços que aconteceram na estrutura da esteira:
- Cortante Máximo.
V máx = R1 = R2 = (Q.l)/(2) (cortante máximo) (2)
Figura 45 – Gráfico do Esforço cortante máximo na viga.
- Momento Fletor Máximo
M máx = (Q.l²) /(8) (momento fletor máximo) (3)
Figura 46 – Gráfico do momento fletor máximo da viga.
- Tensão Máxima na Viga.
σ máx = (M.C)/(I) (tensão máximo) (4)
Como critério de limite de escoamento do material foram utilizados σe = 350 MPa, o limite de resistência a tração 420 MPa (CALLISTER, 2016). Após a realização dos cálculos chegou se a conclusão que uma cantoneira de aço SAE 1020 de 1” suporta a carga.
4.4.2.4 Parâmetros de solda
Para o processo de soldagem necessita-se definir os parâmetros de soldagem como o tamanho do arame, assim como a corrente utilizada e velocidade de alimentação do arame.
Para auxiliar na escolha dos parâmetros utilizados foi utilizado a calculadora desenvolvida pela fabricante de máquina de solda Boxer, onde quando inseridos a espessura de material e o tipo de material a calculadora nos dá valores de corrente tensão e diâmetro dos parâmetros indicados para a soldagem.
Para soldar as cantoneiras de aço SAE 1020 de 3mm o parâmetro indicado foi o seguinte:
Figura 47 – Parâmetros para soldagem de chapas com 3mm de espessura.
Para soldar a chapa de aço ATSM A36 nos roletes e consequente nas cantoneiras o parâmetro é o seguinte:
Figura 48 – Parâmetros para soldagem de chapas com 6,4mm.
4.4.3 Produção do protótipo
Após completar todas as outras etapas de projeto da esteira transportadores, iniciasse o processo de fabricação do protótipo seguindo a ordem de processos já estabelecidas anteriormente para assim obter uma produtividade maior procurando diminuir possibilidades de problemas durante a produção.
4.4.3.1 Compra dos materiais
A compra de materiais é a primeira etapa a ser realizada para realização da fabricação do protótipo. Os primeiros materiais adquiridos foram os tubos para serem utilizados para os roletes, o determinado tubo foi encontrado na loja Fricke de Ijuí/RS.
Após isso foram comprados os rolamentos na loja Casa do Rolamento de Ijuí/RS, onde foi encontrado o melhor preço entre as lojas contatadas. As barras de ferro e as cantoneiras foram adquiridas na metalúrgica Marks de Guarani das Missões, e as demais peças juntamente com alguns serviços posteriores foram doadas via parceria com a empresa IFMC de Ijuí/RS.
4.4.3.2 Corte
O primeiro processo de manufatura realizado será o de corte onde foi utilizado policorte para cortar os tubos, as barras de ferro e as cantoneiras.
As demais peças como os mancais e os suportes dos mancais foram cortadas utilizando a máquina de corte plasma CNC. E as peças laterais foram cortadas utilizando guilhotina.
4.4.3.3 Dobra
O próximo processo é o de dobra, para essa etapa será utilizado uma dobradeira hidráulica, as únicas peças que passaram por esse processo são as laterais a fim de dar mais enrijecimento às peças.
Figura 49 – Viga lateral dobrada em perfil enrijecido.
Figura 50 – Viga lateral dobrada em perfil “U”.
4.4.3.4 Usinagem
Nessa etapa será realizada a furação das peças de suporte de roletes, dos mancais e das laterais, para esse processo será realizada uma furadeira de bancada.
Os tubos que serão utilizados para os roletes, os eixos que também serão para os roletes e os mancais precisarão passar pelo processo de usinagem no torno convencional para fazer os ajustes necessários, como ajustes de rolamento.
Figura 51 – Eixo do rolete pôs usinagem.
Figura 52 – Tubo do rolete pôs usinagem.
4.4.3.5 Soldagem
A etapa de soldagem é uma das mais importantes, pois começará a dar forma ao produto e também é um processo criterioso pois um processo mal feito poderá ocasionar erros de montagem, mal funcionamento e até mesmo possíveis tricas e quebras da estrutura.
O primeiro passo será soldar as peças que formarão os mancais conforme Figura 53 e dos mancais de retorno conforme Figura 54.
Figura 53 – Manual soldado.
Figura 54 – Rolete de retorno soldado.
Então será soldada as cantoneiras nas laterais conforme Figura 55, sempre cuidando o esquadro para não ocorrer mal funcionamento.
Figura 55 – Cantoneira soldada nas laterais.
Após será realizada a soldagem das chapas laterais no rolete conforme Figura 56 e posteriormente os roletes nas cantoneiras conforme Figura 57.
Figura 56 – Soldagem das laterais dos roletes.
Figura 57 – Soldagem dos roletes nas cantoneiras.
4.4.3.6 Pintura
A próxima etapa é a pintura dos componentes já soldados, as laterais e as cantoneiras, juntamente com os roletes. Também será feita a pintura dos demais componentes como os roletes de retorno e os mancais.
Figura 58 – Pintura da estrutura 1.
Figura 59 – Pintura da estrutura 2.
4.4.3.7 Montagem
O processo de montagem é o último a ser realizado na produção do produto, será nessa etapa em que todos os componentes da esteira estarão posicionados. Primeiramente é feita a montagem da correia e também a colocação da manivela que não é fixa.
A figura 60 demonstra como será feito o travamento lateral e também servirá como esticador da correia, como podemos ver esse sistema terá duas regulagens com a finalidade de esticar a correia quando necessário, a trava será feita com um parafuso que será fixado nas laterais para evitar possíveis perdas. E para facilitar a movimentação da esteira de local, foram colocados 6 rodízios.
Figura 60 – Sistema de travamento das laterais da esteira transportadora.
4.4.4 Protótipo frente a NR 12
No protótipo construído algumas questões da NR 12 devem ser consideradas para o projeto como o item 12.87 – Os transportadores de materiais somente devem ser utilizados para o tipo e capacidade de carga para os quais foram projetados, para isso será identificada na lateral a capacidade máxima de carga.
Figura 61 – Identificação da carga máxima permitida na esteira.
Outro item que devem ser aplicados no protótipo é o item 12.85 – Os movimentos perigosos dos transportadores contínuos de materiais devem ser protegidos, especialmente nos pontos de esmagamento, agarramento e aprisionamento formados pelas esteiras, correias, roletes, acoplamentos, freios, roldanas, amostradores, volantes, tambores, engrenagens, cremalheiras, correntes, guias, alinhadores, região do esticamento e contrapeso e outras partes móveis acessíveis durante a operação normal, para isso foram colocadas 2 chapas laterais para prevenir a possibilidade de que o operador ou algum terceiro coloque a mão nos sistemas de rolete o que pode ocasionar algum acidente.
Figura 62 – Proteção lateral da esteira para prevenção de acidentes.
4.4.5 Testes finais
Com o protótipo finalizado faz-se verificação se as especificações-meta foram satisfeitas. A esteira possui comprimento de 1150 quando retraída e comprimento 1330 quando expandida, ela tem um peso de aproximadamente 90 quilos.
O requisito de usar produtos de fácil aquisição no mercado também foi satisfeito já que não se encontrou nenhuma dificuldade de se obter os itens das listas de materiais.
O valor meta de R$ 600 reais também foi atendendo devido a aquisição de peças de baixo custo e também com a ajuda de colaboradores e parceiros.
Após a verificação das especificações metas o produto foi levado para realização de alguns testes, ele foi aplicado em um veículo Chevrolet S-10 fabricado no ano de 1998, como as medidas desse veículo não foram levados em consideração na pesquisa por ser um veículo mais de o produto coube nesse veículo sendo então realizado uma demonstração de como o produto seria aplicado, foram realizados testes de cargas para demonstração utilizando duas rodas de camionete de aproximadamente 200 quilos devido a não disponibilidade de sacos de sementes para demonstração. As figuras a seguir mostram a esteira em testes.
Figura 63 – Protótipo aplicado em um veículo Chevrolet S-10.
Figura 64 – Realização de testes do protótipo.
O protótipo resistiu aos testes e teve uma boa funcionalidade, podendo ser utilizado para o objetivo principal desse produto, a descarga de embalagens de sementes de pick-ups.
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Esse capítulo apresenta as compreensões que finalizam essa pesquisa científica, a qual utilizou a metodologia de Desenvolvimento de Produto (Rozenfeld et.al. 2006) aplicado ao desenvolvimento de uma esteira transportadora. Neste o autor baseou-se em um conjunto de informações obtidas através de pesquisa e a aplicação de conhecimentos multidisciplinares.
Sendo assim, dentre os produtos existente apresentados ao longo dessa pesquisa, este focou-se em uma esteira aplicável em pick-up destinada o uso à descarga de embalagens de sementes.
Através do referencial teórico estudado, verificou-se que os autores que falam de desenvolvimento de produto, destacaram que esse processo de desenvolvimento agrega cenários positivos sobre estudos práticos e conhecimentos de conceito aplicados à engenharia de produto. Além disso os autores trazem aspectos sobre importância da atividade rural em pequenas propriedades e em atividades rurais familiares para o desenvolvimento econômico e social e também a relatividade das esteiras transportadoras nas atividades industriais e de serviços em geral com finalidade de melhoria de processos.
Perante as demonstrações, a pesquisa assumiu relevância, pois demonstra as atividades realizadas para o desenvolvimento de um produto que terá como finalidade a melhoria de um processo para uma atividade econômica e social importante como citado no parágrafo anterior.
Conforme apresentado, com a utilização da metodologia apresentada, afirma-se que os procedimentos aplicados, funcionam com eficiência para a obtenção dos resultados apresentados, demonstrando um detalhamento dos sistemas, subsistemas e componentes da esteira transportadoras. Com tudo o sucesso da pesquisa apresentada pode-se relacionar a eficiente metodologia aplicada.
Da mesma maneira, as informações coletadas permitiram cumprir aos princípios de desenvolvimento de produto, como as atividades de levantamento de informações técnicas, de especificações-meta, de arquitetura de produto, modelagem do conceito funcional, elaboração de planos de fabricação e testes do protótipo, dentre outros.
Pode-se destacar a questão da análise de custos dos do projeto em que inicialmente o orçamento previsto pela lista de materiais ficou dentro dos valores e metas estabelecido, esta meta foi atingida devido a verificação de possibilidades de otimização e mudanças de projeto.
Realizando esse trabalho, além de trazer novos conhecimento em relação ao desenvolvimento de produtos e processos, resultou em um contentamento por poder trazer uma melhoria à uma classe que tem grande importância no desenvolvimento de magnitude nacional.
No referente aos objetivos definidos, foi possível atentar o atendimento do objetivo geral tratado para apresentar um protótipo funcional de uma esteira transportadora mecânica para descarga de embalagens de sementes. Além disso, todos os objetivos específicos foram atendidos e o problema de pesquisa restou respondido, por meio da confirmação da hipótese delineada.
Em relação à continuidade da pesquisa, ainda que o resultado apresentado seja satisfatório, algumas questões surgem como possibilidades de prosseguimento, tais como: (i) desenvolver um sistema com baixo custo para substituir a utilização de força humana; (ii) melhorias nos processos de retratilidade e expansão da esteira para ambos os eixos visando uma melhor fixação na carroceria de pick-ups.
Finalizando, levando em consideração os resultados obtidos presente na pesquisa acadêmica, julga-se que o protótipo contribuiu para a aprendizagem, conhecimento e ensino do processo de gerenciamento de projeto e desenvolvimento de produto. Permitindo a condução gerencial e técnica mais organizada e efetiva, mostrando-se necessário para futuros desenvolvimentos de produtos na área de engenharia.
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