1. MARCELO GANDRA FALCONEA REALIZAO DO PRODUTO COM APLICAO DE GESTO DA QUALIDADE. ESTUDO DE CASO EM PROCESSO DE ESTAMPARIA APLICADA A MOTORES ELTRICOS.Trabalho apresentado no PECE Programa de Educao Continuada da Escola Politcnica da Universidade de So Paulo, para obteno de grau de especialista em Gesto da Qualidade.So Paulo 2003

2. MARCELO GANDRA FALCONEA REALIZAO DO PRODUTO COM APLICAO DE GESTO DA QUALIDADE. ESTUDO DE CASO EM PROCESSO DE ESTAMPARIA APLICADA A MOTORES ELTRICOS.Trabalho apresentado no PECE Programa de Educao Continuada da Escola Politcnica da Universidade de So Paulo, para obteno de grau de especialista em Gesto da Qualidade.Cadeira: Monografia I Orientador: Prof. Dr. Adherbal Caminada NetoSo Paulo 2003 3. FICHA CATALOGRFICA Falcone, Marcelo Gandra A Realizao do Produto com aplicao de gesto da Qualidade.Estudo de caso em processo de estamparia aplicada a motores eltricos., So Paulo, SP, 2003. Nnn p. Monografia I 1.Qualidade em Produtos e Servios 2.Gesto da Qualidade em Produto e Servios 3.Estamparia 4. Motores Eltricos de induo I.Universidade de So Paulo. Escola Politcnica. PECE II.Ttulo 4. SUMRIO RESUMO ABSTRACT FIGURAS TABELAS/GRFICOS 1- INTRODUO012- DEFINIES042.1.- Processo042.2.- Abordagem de processos no Sistema de Gesto da Qualidade052.3.- Produto062.4.- Servio072.5.- Entendimento da norma NBR ISO 9001:2000 utilizados no estudo de caso.082.5.1 estrutura da documentao da qualidade:082.5.2 Poltica da Qualidade112.5.3. Requisitos do cliente122.5.3.1 Reclamaes do Cliente / Retorno de Material132.5.3.2. Satisfao do Cliente132.5.3.3. Analise critica pela Alta Direo132.5.4. Desenvolvimento da competncia do pessoal cujas atividades afetam a qualidade do produto142.5.5. Conscientizao o pessoal quanto importncia e pertinncia de suas atividades142.5.6. Planejamento da realizao do produto152.5.7 Anlise critica dos requisitos relacionados ao produto162.5.8. Comunicao com os clientes192.5.9. Auditorias internas da qualidade192.6.- Motor eltrico de induo202.7.- Estampagem21 5. 3. CONCEITOS TERICOS223.1 Noes de Eletromagnetismo223.1.1. Campos magnticos223.1.2 Correntes e eletromagnetismo233.1.3. Permeabilidade233.1.4. Indutncia243.1.5. Campos magnticos e foras253.2 Noes de Eletrotcnica263.2.1. Lei da Fora Eletromotriz Induzida Por Movimento263.2.2. Lei da Induo de Faraday283.2.3. Lei da Fora sobre Corrente (Lei de Laplace)303.2.4. Princpio de funcionamento dos motores trifsicos de induo313.2.5. Como se cria o campo girante323.3 Noes Gerais de um Motor Eltrico353.3.1 Motor363.3.2 Tampas363.3.3 Mancais363.3.4 Rotor363.3.5 Estator373.3.6 Enrolamento373.4 Cuidados durante a fabricao e/ou manuteno383.4.1 Os defeitos das partes mecnicas383.4.2 Os defeitos dos ncleos magnticos393.4.3 Os defeitos do enrolamento413.4.4 Produto acabado413.5 Noes de perdas em ncleo magntico laminado423.5.1. Composio adequada443.5.2. Tipos de Laminao453.5.3 Orientao do Gro453.5.4. Recozimento453.4.5. Corte a 45 463.5. Ferro e ao fundido para mquinas girantes473.5.1. Chapas de Ferro Silicioso483.5.2 Disperso magntica no estator e no rotor503.5.3 Perdas: Aquecimento e Rendimento51 6. 3.6 Estampagem de ncleos magnticos em motores eltricos533.6.1 Materiais543.6.2 Maquinrio553.6.3 Estampos553.6.4 Processo de Estampagem de chapas em discos para rotores e estatores de mquinas rotativas583.6.4.1. Preparao da Mquina583.6.4.2. Regulagem da Mquina583.6.4.3. Estampagem do disco padro593.6.4.4. Fazer o seguinte Controle dimensional603.6.4.5. Estampagem da Chapa do Estator613.6.4.6. Controle Dimensional da chapa do estator623.6.4.7. Estampagem da Chapa do Rotor633.6.4.8. Estampagem das Ranhuras633.6.4.9. Controle Dimensional das Ranhuras633.6.4.10. Estampagem dos Furos de Ventilao633.6.4.11. Controle Dimensional dos Furos de Ventilao643.6.4.12. Estampagem do Dimetro Interno do Rotor643.6.4.13 Estampar o dimetro interno643.6.4.14 Empilhar as chapas do rotor643.6.4.15. Controle Dimensional no Dimetro Interno do Rotor643.7 Montagem dos ncleos654. ESTUDO DE CASO674.1 Consideraes Gerais674.2 Descrio da Organizao684.2.1 Funcionrios684.2.2 Instalaes694.3. Processos de Gesto da Qualidade704.3.1 Interao dos processos704.3.2. Fluxograma dos Processos Fundamentais714.4 Recursos para realizao do processo de estampagem744.4.1. Materiais e Servios adquiridos74 7. 4.4.2. Humanos744.4.3 Infra-estrutura744.4.4 Mquinas/Ferramentas754.5. Processo de Estampagem754.5.1. Localizao do Processo de estamparia754.5.2. Processo de estampagem764.5.3 Entradas e Sadas do Processo de estampagem775. CONCLUSO91BIBLIOGRAFIA96 8. RESUMOO presente trabalho visa avaliar o aproveitamento na cadeira Monografia I MBA em Gesto da Qualidade do PECE - Programa de Educao Continuada da Escola Politcnica da Universidade de So Paulo, ministrada pelo Professor Dr. Adherbal Caminada Neto. Alm disto, o trabalho pretende sugerir de maneira simples, para no especialistas, conceitos de Sistema da Qualidade, processo de realizao do produto, do produto e de estampagem. O real foco do trabalho esta na realizao do produto, porm no mbito genrico sem entrar em processos de aquisio, recebimento, expedio, rastreabilidade, identificao, armazenagem, manuseio, ou seja, interessado no mbito macro de planejamento, execuo, monitoramento e melhoria. O uso de motores eltricos como produto em estudo deve-se principalmente pelo fato de ser um artigo de uso muito grande na industria, comrcio, servios e at mesmo domstico e o processo de estampagem, pois o mesmo esta presente em todos os artigos que consumimos, tais como linha de eletrodomsticos, auto peas, embalagens, bens de consumo em geral, material de construo entre outros, que sempre tem uma pea ou outra estampada. O processo de estampagem por prensas automticas permite grande produo a baixo custo e grande padronizao. O trabalho procura agregar simplicidade, coerncia e uniformidade aos valores prexistentes em estudantes ou profissionais, no mbito da gesto da realizao do produto ou servio, para uso didtico ou profissional. 9. ABSTRACTThe present paper seeks to valuation in the discipline Monografia I MBA em Gesto da Qualidade do PECE - Programa de Educao Continuada da Escola Politcnica da Universidade de So Paulo, learned by the Teacher Dr. Adherbal Caminada Neto. Besides the paper intends to suggest in a simple way, for no specialists,conceptsQualitySystemManagement,processofproductsmanufacturing, induction motors and stamping. The Real focus of the paper this in the manufacturing of the product, however in the generic extent without entering in acquisition processes, reception, expedition, restorability, identification, storage, handling, in other words, interested party in the extent macro planning, execution, control and improvement. The use of electric motors as product in this paper is due mainly for the fact of being an machine of very big use in the it manufactories, trade, services and even domestic. The stamping process, because the even this present in all of the thinks that we consumed, such as line of appliances, car pieces, packs, consumer goods in general, construction material and others, that it always has one or more pieces stamped. The automatic stamping process allows great production at a low cost and great standardization. The paper pretends talk about simplicity, coherence and uniformity to the existent values of the students or professionals about Quality System Management, process of products manufacturing, induction motors and stamping, for use didactic or professional. 10. LISTA DE FIGURASFigura 0 Representao esquemtica do planejamento da qualidade03Figura 1 - Modelo clssico de Processo04Figura 2 - Modelo genrico de Processo04Figura 3 - Figura retirada da norma NBR ISO9000:2000, pgina 406Figura 4 - Pirmide de Nvel de Documentao SQ08Figura 5 Converso de energia20Figura 6 - Desenho esquemtico de uma chapa, retirado do livro Mquinas de Corrente Alternada, de Alfonso Martignoni.21Figura 7 Desenho esquemtico de um empilhamento de chapas estampadas formando um pacote, ou, ncleo estampado.21Figura 8 - Corrente eltrica23Figura 9 Indutor ou Bobina23Figura 10 - Fora eletromagntica25Figura 11 Fora Eletromotriz26Figura 12 - Ncleo fechado com secundrio de 1 espira28Figura 13 - Ncleo fechado com secundrio de n espiras29Figura 14 Lei de Laplace30Figura 15 - Motor de curto-circuito ou de gaiola32Figura 16 Enrolamento Trifsico Esquemtico32Figura 17 Tenses Trifsicas alternadas Esquemtico33Figura 18 Efeito Global Esquemtico34Figura 19 Corrente circulante Esquemtico34Figura 20 Desenho esquemtico de um motor, retirado do livro Mquinas de Corrente Alternada, de Alfonso Martignoni.35Figura 21 Desenho esquemtico de um rotor, retirado do livro Mquinas de Corrente Alternada, de Alfonso Martignoni.36Figura 22 Desenho esquemtico de um estator, retirado do livro Mquinas de Corrente Alternada, de Alfonso Martignoni Figura 23 Ilustrao de enrolamento retirada da apostila37 11. Motores de Induo Volume II, Ensaios e Defeitos38Figura 24 Representao de ncleos laminados. In Materiais Eltricos-Isolantes e Magnticos, de Walfredo Schmidt.43Figura 25 Formas bsicas de perfis de laminas de transformadores 46 Figura 26 Curvas caractersticas dos aos laminados49Figura 27 Disperso nos canais50Figura 28 Disperso nos dentes51Figura 29 Placa de dados52Figura 30 Blank54Figura 31 - Estampo utilizado para cortes de discos, plos, centro de arrasto Figura 32 - Estampo utilizado para abrir ranhuras55 56Figura 33 - Estampo de puno, utilizado para ranhuras de rotor, canais de guia, furos, rasgos de chavetas57Figura 34 Estampo progressivo de rotor e estator57Figura 35 Blank com furo de centro e pino de arraste59Figura 36 Esquema de Seqncia de estamparia59Figura 37 Exemplo de disco cortado60Figura 38 Esquema de protocolo dimensional60Figura 39 Chapa ranhura do estator61Figura 40 Empilhamento das Sobras61Figura 41 Protocolo Dimensional62Figura 42 Disco do rotor63Figura 43 Chapa ranhura do estator63Figura 44 Protocolo Dimensional64Figura 45 Ncleo de rotor montado sobre o eixo com barramento condutor65Figura 46 Ncleo de estator montado com tirantes66Figura 47 Chapa ranhura do estator66Figura 48 - Pirmide do Custo67Figura 49 Organograma68Figura 50 - Planta da empresa do estudo de caso69Figura 51 Interao dos processos70Figura 52a Fluxograma parte A71Figura 52b Fluxograma parte B72 12. Figura 52c Fluxograma parte C73Figura 53 Organograma da gerencia de produtos ou servios75Figura 54 Processo industrial padro76Figura 55 Folha esquemtica de projeto eltrico80Figura 56 a Folha esquemtica de instruo de estamparia81Figura 56 b Folha esquemtica de instruo de estamparia, montagem de rotor Figura 57 Ciclo PDCA do planejamento da qualidade82 91 13. TABELAS/GRFICOSTABELA I - Documentao da Qualidade07TABELA II - Processos bsicos15TABELA III - Chapas de ferro silicioso e suas propriedades48TABELA IV Velocidade de estampagem58TABELA V Indicadores e Objetivos do processo de Desenvolvimento78TABELA VI Tabela do cronograma Gant de Fabricao83TABELA VII Matriz de Objetivos e Processos88TABELA VIII Matriz de Objetivos da Qualidade x Indicadores90 14. 1A REALIZAO DO PRODUTO COM APLICAO DE GESTO DA QUALIDADE. ESTUDO DE CASO EM PROCESSO DE ESTAMPARIA APLICADA A MOTORES ELTRICOS.1- INTRODUO O objetivo deste trabalho ajudar pessoas envolvidas em melhorias no Sistema de Gesto da Qualidade em Servios a definir claramente os objetivos e processos de uma organizao, para evitar que sistemas de gesto se tornem muito abrangentes e complexos, pois o excesso de complexidade prejudica todos os sistemas da empresa ao invs de torn-la mais competitiva. Durante o trabalho tentaremos mostrar a utilizao de um sistema de gesto da Garantia de Qualidade aplicada produo do Produto, do ponto de vista de adequao s necessidades do cliente aderncia especificao, que um fator de competitividade permanente e obrigatrio. Seu estgio mais avanado s pode ser conseguido com a insero das necessidades dos clientes em todos os estgios que vo do desenvolvimento distribuio do produto. Isso exige um esforo em inovao e melhoria contnua, bem como uma maior ateno para as etapas iniciadoras como o marketing e o projeto do produto, e finalizadoras, como a logstica e a distribuio. Partindo-se do pressuposto de que a qualidade est nos olhos do consumidor, ou seja, de uma abordagem focada na satisfao do Cliente, um produto de boa qualidade aquele que melhor atende as necessidades dos consumidores. Para o estudo de caso utilizamos o processo de estampagem em motores eltricos de induo. O efeito prtico reside no fato dos motores eltricos serem o principal meio de acionamento de equipamentos industriais ou domsticos e o processo de estampagem ser largamente utilizado na industria metalrgica. Os motores assncronos de induo, particularmente os de pequeno e mdio portes, pois so os 15. 2 mais encontrados. Eles podem ser monofsicos ou polifsicos, de rotor bobinado ou rotor em gaiola, de aplicaes domsticas ou industriais. A quantidade de motores de induo to grande em relao aos outros tipos de acionamento que, provavelmente, eles atinjam 95% ou mais dos motores instalados na indstria, portanto de larga utilizao e conhecimento de todos e atravs dos estudos deste trabalho poderemos sugerir de maneira simples, para no especialistas, conceitos de sistema de gesto da qualidade aplicados na produo em motores eltricos de induo ou um produto qualquer que utiliza processo de estampagem. Segundo alguns autores, em especial, Vicente Falconi Campos em TQC Controle da Qualidade Total (No Estilo Japons), na sexta edio, pgina 1, o pas assim como o resto do mundo est passando por uma fase de mudanas muito rpidas. No entanto, estas mudanas so apenas parte da rpida evoluo dos sistemas de comunicao, mudanas sociais, tecnolgica, poltica e geopoltica e sobretudo no grau de conhecimento da Humanidade como um todo. Estas mudanas tm trazido ameaa sobrevivncia das empresas pelos mais variados motivos como, por exemplo: seu produto perdeu atualidade pelo lanamento de um outro produto melhor e mais barato; certo concorrente, no desespero de conseguirem equilibrar vendas com as despesas fixas, baixaram o preo de seu produto fazendo com que sua empresa perdesse competitividade; seus concorrentes j utilizam novos equipamentos que tornaram o seu processo ineficaz para o novo nvel de qualidade e tecnolgico colocado no mercado; certos clientes impem exigncias normativas ou requisitos de fornecimento difceis de serem alcanadas com seu atual processo; etc. Esta a condio caracterstica da era em que vivemos: Super produo, ameaa de recesso e empresas at ento aparentemente inexpugnveis podem, devido s rpidas mudanas, ter sua sobrevivncia ameaada. Todos ns conhecemos exemplos no Brasil e no exterior, como Olivetti, Xerox, Continental, Chantecler entre outros tantos. por este motivo que a preocupao atual da alta direo da Empresa esta 16. 3 sempre em buscar melhorias e fatores de diferencial competitivo, fortes e geis de tal forma a garantir a sobrevivncia da empresa, seja ela bens ou de servios. De acordo com o item 2.4 pgina 3 da NBR ISO9000:2000, a inteno da Norma encorajar a adoo da abordagem de processo, para a gerncia de uma organizao. Portanto, o objetivo da norma no levar as empresas certificao, mas implementar praticas de gesto da qualidade com padres internacionais que podem ser utilizados de forma global e padronizados, alcanando a satisfao dos clientes. A aplicao bem sucedida da Norma para obteno de uma gesto de produtos e servios com qualidade significa: Melhor desempenho de servios e satisfao dos clientes; Melhor produtividade, eficincia e reduo de custos; Melhor participao de mercado.Figura 0 representao esquemtica do planejamento da qualidade Este esquema (Fig. 1) representa um processo de deslocamento a partir da meta estratgica da empresa (bloco 1) at alcanar o plano de ao (bloco 4). Quando seguimos o esquema, caminhando dos blocos 1 para o 4, pelo menos dois tipos de recursos so necessrios para que o esquema se viabilize informao e trabalho humano. importante ressaltar a importncia, tambm, do recurso financeiro para a viabilizao do processo acima esquematizado, segundo Fbio Jos no Trabalho de Formatura de 1998 apresentado na Escola Federal de Engenharia de Itajub, Departamento de Produo, Itajub, MG. 17. 4 2- DEFINIES 2.1.- Processo: Processo assim definido: Qualquer atividade, ou conjunto de atividades, que usa recursos para transformar entrada em sada (ver figura 1). Transformao Por meio de recursos Para satisfazer as necessidadesNecessidade (entrada)Necessidade Satisfeita (sada)Figura 1 - Modelo clssico de Processo Para o entendimento deste trabalho o conceito de processo utilizado ser: Conjunto estruturado de atividades no tempo e no espao, com comeo, meio e fim, e com insumos e produtos claramente identificados (ver figura 2). Controles Procedimentos Especificaes Treinamento ObjetivosEntradas Materiais InformaesPr ocessoPlanejament o E Or ganizaoRecursos Pessoal Equipamentos InstalaesFigura 2 - Modelo genrico de ProcessoS adas 18. 5 Olhando esta definio com cuidado vemos que dentro de uma organizao existem diversos processos e geralmente a entrada de um processo sada de outro(s) processo(s), portanto existe uma inter-relao entre os diversos processos.2.2.- Abordagem de processos no Sistema de Gesto da Qualidade: Abordagem de processos definida como a identificao e a gesto dos processos empregados e definio da inter-relao entre eles. Portanto a importncia da "abordagem de processos" esta justamente em fazer que uma organizao identifique os processos e as relaes entre eles para poder funcionar de forma coordenada, planejada e eficaz, ou seja, de forma coesa. De acordo com o item 2.4 pgina 3 da NBR ISO9000:2000, a inteno da Norma encorajar a adoo da abordagem de processo, para a gerncia de uma organizao. Portanto, o objetivo da norma no levar as empresas certificao, mas fazer alguns comentrios sobre a qualidade com padres internacionais que podem ser utilizados de forma global e padronizada, alcanando a satisfao dos clientes. A aplicao bem sucedida da Norma para obteno de uma gesto de servios com qualidade significa: Melhor desempenho de servios e satisfao dos clientes;Melhor produtividade, eficincia e reduo de custos;Melhor participao de mercado.Os processos do Sistema de Gesto da Qualidade da norma ISO9001:2000 so (ver figura 3): 4- Sistema de Gesto da Qualidade.5- Responsabilidade da Direo6- Gesto de recursos7- Realizao do produto8- Medio, anlise e melhoria 19. 6Figura 3 (figura retirada da norma NBR ISO9000:2000, pgina 4).2.3.- Produto: Entende-se por produto o resultado de um processo. De acordo com a ISO9000:2000 item 3.4.2 existe quatro categorias de produto: Materiais e equipamentos (ex: ferramentas, pneus, motores eltricos); Materiais processados (ex: petroqumicos, comida congelada, produtos siderrgicos); Informaes - (ex: software, msica, dicionrio); Servios (ex.: transporte, reparo de automveis, hotis, restaurantes); Muitos produtos formam uma combinao das 2 ou mais categorias das definies descritas. Por exemplo, um produto eletrnico ( 3 categorias ): Componentes eletrnicos: materiais e equipamentos;Embalagem: material processado;Manual, software do circuito integrado gerenciador da sintonia: informao. 20. 7Por exemplo, um carro ( 4 categorias ): Partes e peas, motor, pneus: materiais e equipamentos;Laminados (vidros e chapas), combustvel, lubrificantes: materiais processados;Manuais, software de gerenciamento do motor: Informao;Inclui transporte, reviso inicial e explicaes pelo revendedor: Servio.Para definirmos se um produto material e equipamento ou material processado ou informao ou servios vai depender do elemento dominante, ou seja, do foco. Na Norma esta definio chamada produto ou servio intencional. 2.4.- Servio: De acordo com a ISO9000:2000 item 3.4.2, o Servio o resultado de pelo menos uma atividade desempenhada necessariamente na interface entre fornecedor e o cliente e geralmente intangvel, varivel e perecvel (no pode ser estocado). De acordo com a apostila do EQ-012 Gesto da qualidade em servios do Prof. Dr. Moyses Szajnbok, capitulo 1, item 1.2, a importncia da parte correspondente oferta de bens e servios pode ser dividida em 5 grupos: Bem tangvel quando a oferta se restringe ao bem e nenhum servio acompanha o produto (brinquedos, frutas na quitanda, bens de balco)Bem tangvel acompanhado de um ou mais servios quando o bem tangvel vem acompanhado de servios tais como showrooms, entregas, manuteno, treinamento.Hbrido quando a importncia do bem to importante quanto o servio, como a roupa ajustada no corpo do cliente, o atendimento em lanchonetes.Servio principal acompanhado de bens e servios secundrios, como Hotis, restaurantes, internao hospitalar, viagem de avio.Servios a oferta principalmente do servio, como na educao, atendimentomdico,serviosprofissionais liberais em geral.domsticos,projetosdeengenharia, 21. 82.5.- Entendimento da norma NBR ISO 9001:2000 utilizados no estudo de caso.2.5.1 estrutura da documentao da qualidade: De acordo com o item 4.2.1 pgina 4, da Norma NBR ISO9001:2000 a documentao do sistema de gesto da qualidade deve incluir : a) declaraes documentadas da poltica da qualidade dos objetivos da qualidade b) manual da qualidade c) procedimentos documentados requeridos por esta Norma ( ver tabela abaixo ) d) documentos necessrios organizao para assegurar o planejamento a operao e o controle eficazes de seus processos, e e) registros requeridos pela Norma ( ver tabela abaixo )Figura 4 Pirmide de Nvel de Documentao SQTABELA I DOCUMENTAO DA QUALIDADE REGISTROS DA QUALIDADE OBRIGATRIOS 4 DOCUMENTOS OBRIGATRIOS 22. 9SETORPROCESSO DO SISTEMA DA QUALIDADEGARANTIA DA QUALIDADERequisitos da NBR ISO 9001:2000 + Registros obrigatriosDOCUMENTOS OBRIGATRIOS4.1 Requisitos gerais4 SISTEMA DE GESTO DA GARANTIA QUALIDADE DA QUALIDADE / PROJETOSManual da Qualidade 44.2 Requisitos de documentao 4.2.1 Generalidades4.2.2 Manual da qualidadeContr. de doc. e registros da qualidade 44.2.3 Controle de documentos 4.2.4 Controle de registrosSETORPROCESSO DO SISTEMA DA QUALIDADERequisitos da NBR ISO 9001:2000 + Registros obrigatriosDOCUMENTOS OBRIGATRIOS5.2 Foco no clienteGERNCIA DE VENDAS DIREO / GARANTIA DA QUALIDADE DIREOManual da Qualidade 45.3 Poltica da qualidade5 RESPONSABILIDADE DA DIREO5.1 5.4 5.4.1 5.4.2 5.5 5.5.1 5.5.2 5.5.3 5.6Compromisso da direo Planejamento Objetivos da qualidade Planejamento do sistema de gesto da qualidade Responsabilidade, autoridade e comunicao Responsabilidade e autoridade Representante da direo Comunicao interna Anlise crtica pela direo5.6.1 Generalidades5.6.2 Entradas para a anlise crtica 5.6.3 Sadas da anlise crtica SETORPROCESSO DO SISTEMA DA QUALIDADE6.1 Proviso de recursosDIREORECURSOS HUMANOSSERVIOSRequisitos da NBR ISO 9001:2000 + Registros obrigatrios6 GESTO DE RECURSOS6.2 Recursos humanos 6.2.1 Generalidades 6.2.2 Competncia, conscientizao e treinamento 6.3 Infra-estrutura 6.4 Ambiente de trabalhoDOCUMENTOS OBRIGATRIOS 23. 10 PROCESSO DO SISTEMA DA QUALIDADESETORRequisitos da NBR ISO 9001:2000 + Registros obrigatriosGERNCIA DE PRODUTOS E SERVIOS7.1Planejamento da realizao do produto7 REALIZA GERNCIA O DE VENDAS DO PRODUTO7.2Processos relacionados ao cliente7.2.1 Determinao de requisitos relacionados ao produto 7.2.2 Anlise crtica dos requisitos relacionados ao produto 7.2.3 Comunicao com o cliente7.3 Projeto e desenvolvimentoPROJETOS7 REALIZA O DO PRODUTOCOMPRAS7.3.1 Planejamento do projeto e desenvolvimento 7.3.2 Entradas de projeto e desenvolvimento 7.3.3 Sadas de projeto e desenvolvimento 7.3.4 Anlise crtica de projeto e desenvolvimento 7.3.5 Verificao de projeto e desenvolvimento 7.3.6 Validao de projeto e desenvolvimento 7.3.7 Controle de alteraes projeto e desenvolvimento 7.4 Aquisio 7.4.1 Processo de aquisio7.4.2 Informaes de aquisio 7.4.3 PRODUTOS / SERVIOSVerificao do produto adquirido7.5 Produo e fornecimento de servio 7.5.1 Controle de produo e fornecimento de servio 7.5.2 Validao dos processos de produo e fornecimento de servioPRODUTOS / SERVIOS7 REALIZA PRODUTOS / O SERVIOS / DO ALMOXARIF PRODUTO ADOPRODUTOS / SERVIOS / ALMOXARIF ADO SALA DE PROVAS7.5.3 Identificao e rastreabilidade7.5.4 Propriedade do cliente7.5.5 Preservao do produto7.6Controle de dispositivos de medio e monitoramentoDOCUMENTOS OBRIGATRIOS 24. 11SETORPROCESSO DO SISTEMA DA QUALIDADERequisitos da NBR ISO 9001:2000 + Registros obrigatrios8.1 a)GERNCIA DE VENDASMedio, anlise e melhoria de conformidade do produto8.2.4PRODUTOS / SERVIOS / SALA DE PROVASMedio e monitoramento de produto8.2.1 Satisfao dos clientes8.1 b) GARANTIA DA QUALIDADEMedio, anlise e melhoria de conformidade do sistema da qualidadeAuditorias internas da qualidade 48 MEDIO, ANALISE E MELHORIA DIREODOCUMENTOS OBRIGATRIOS8.1 c) Medio, anlise e melhoria da eficcia do sistema de gesto da qualidade 8.2.2 Auditoria interna8.2.3 Medio e monitoramento de processos 8.2.4 Melhoria contnuaGARANTIA DA QUALIDADEGARANTIA DA QUALIDADEGARANTIA DA QUALIDADE8.3Controle de produto noconformeControle de prod. e serv. no conformes 48.4 Anlise de dados8.5.2 Ao corretiva 8.5.3 Ao preventiva Ao corretiva e ao corretiva 4 25. 12 2.5.2 Poltica da Qualidade: O Item 5 pgina 5, da Norma NBR ISO9001:2000, define as responsabilidades da Direo da Organizao. Dentre as responsabilidades, vemos no item "5.3 Poltica da qualidade", que a Alta Direo deve assegurar que a poltica da qualidade seja comunicada e entendida por toda organizao. Como vemos pela definio o primeiro passo determinar a Poltica da Qualidade, que deve ser coerente, conveniente, simples e de igual importncia e clareza com as demais polticas da empresa. Ela deve ser elaborada de forma permitir ser desdobrada em objetivos da qualidade. Estes desdobramentos dos objetivos devem ter fraes at o nvel mais especifico das atividades que influenciam na qualidade. Com isto todos os membros da organizao tem definies quanto ao seu papel e suas metas frente ao sistema da qualidade. Uma vez conhecedores de sua parte fica evidente sua participao no todo. Definida a poltica da qualidade, seu planejamento, estando comunicada e implantada, a nica forma de assegurar que ela esta realmente entendida por todos submeter a mesma a analise critica peridica, ou seja, se os objetivos dela desdobrados forem alcanados sinal que ela de alguma forma foi entendida e eficaz, caso contrario, recomear e promover as aes corretivas e/ou preventivas necessrias. Em nossa organizao existe uma reunio peridica chamada "Analise Critica do Sistema da qualidade". Na pauta existe diversos tpicos a serem analisados, sendo o ultimo deles o da Poltica da Qualidade, ou seja, ela s analisada aps verificao dos todos os itens da pauta, que na verdade so conseqncia dela prpria.2.5.3. Requisitos do cliente: Os Itens 5.2/7.2.1/8.2.1, paginas 5/7/11, da NBR ISO9001:2000 decorrem as formas de focar nos requisitos do cliente. Especificamente o item 7.2.1 trata de reza sobre a determinao de requisitos relacionados ao produto, respondido na questo anterior. 26. 13 O item 5.2 determina que a alta direo deve assegurar que os requisitos do cliente so determinados e atendidos. Na nossa organizao analisando o item da norma ISO9000:2000 "5.2 Foco no Cliente", verificamos que algumas perguntas deveriam ser respondidas na analise de como satisfeita esta atividade na organizao : A alta direo assegura que os requisitos do cliente so determinados e atendidos ? Estes propsitos visam a satisfao dos clientes ? 2.5.3.1 Reclamaes do Cliente / Retorno de Material: Quando houver uma reclamao do cliente ou retorno de um material aberto um relatrio de no conformidade e um pedido interno para a fabrica com todos os dados disponveis para anlise de procedncia da reclamao e tomada de ao corretiva independente do tratamento da no conformidade e da procedncia ou no da reclamao. No caso de reclamao procedente alm da ao corretiva de praxe fazer uma anlise critica extempornea visando uma ao preventiva ( conceito de "aproveitar a oportunidade" ). A compilao das no conformidades gera um documento especfico chamado reclamao do cliente 2.5.3.2. Satisfao do Cliente: So realizadas pesquisas peridicas de satisfao do cliente, indo at o prprio cliente. Alm da pesquisa existem indicadores de mercado, tais como numero de interfaces com o cliente (telefonemas, visitas e comunicaes externas), ofertas, encomendas e vendas(faturamento) realizadas em comparao com a estatstica com o desempenho setorial, fornecida pela entidade de classe (ABINEE) e pela Revista Conjuntura Econmica da Fundao Getlio Vargas e dos retornos em garantia. Os indicadores geram um relatrio especfico de desempenho das atividades de vendas e satisfao do Cliente. 2.5.3.3. Analise critica pela Alta Direo: O envolvimento da Alta Administrao com relao ao Foco no Cliente se d atravs da analise crtica do sistema da Qualidade. A analise critica se d em intervalos planejados. Ela consiste em varias pautas com as partes de interesse. Uma das partes 27. 14 de interesse um item especfico denominado pauta de realimentao do cliente, onde so analisados os resultados de pesquisa de satisfao realizada em diversos setores do cliente, sugestes e reclamaes (+devolues, + retornos em garantia) dos produtos e/ou servios prestados sendo que os resultados desta analise so contemplados nos planos de aes preventivas e corretivas.2.5.4. Desenvolvimento da competncia do pessoal cujas atividades afetam a qualidade do produto: O Item 6.2.2 a pgina 5, da NBR ISO9001:2000 define o enunciado desta questo. Na nossa organizao para definio das competncias, primeiramente definimos as atividades que afetam a qualidade a qualidade do produto. Em um segundo momento convocamos todos aqueles que exercem estas atividades e definimos o grau de impacto da atividade e o tipo de necessidades em termos de educao, treinamento, habilidade especfica e experincia necessria, qualificao de norma e/ou estatutria e/ou de segurana do trabalho e/ou de processo para o exerccio da mesma. O terceiro passo verificao sistemtica atravs de avaliao de desempenho no exerccio da atividade.2.5.5. Conscientizao o pessoal quanto importncia e pertinncia de suas atividades: O Item 6.2.2 d na pgina 6, da NBR ISO9001:2000 define as necessidades em conscientizao, porm vamos relatar o nosso entendimento e pratica quanto a este item. Treinar e educar so conceitos relativos a instruo formal e informal, porm relacionados a instruo. Conscientizao esta relacionado a convencer uma pessoa sobre um determinado evento,conhecimento ou instruo. Portanto este umconceito relativo a vontade e os princpios de um colaborador. Para estimular o envolvimento e obter colaborao do funcionrio ou equipe quanto ao sistema de Gesto da Qualidade necessrio que a Poltica da Qualidade seja coerente, conveniente, simples e de igual importncia e clareza com as demais polticas da empresa. Ela deve ser elaborada de forma permitir ser desdobrada em 28. 15 objetivos da qualidade. Estes desdobramentos dos objetivos devem ter fraes at o nvel mais especifico das atividades que influenciam na qualidade. Com isto todos os membros da organizao ou equipes tenham definies quanto ao seu papel e suas metas frente ao sistema da qualidade. Uma vez conhecedores de sua parte fica evidente sua participao no todo. Conhecedores e cientes de sua meta e importncia para o todo necessrio que os mesmos sejam informados dos benefcios oriundos do sistema para ele como parte interessada. Para medir o grau de conscientizao usada a mesma planilha de avaliao das competncias, ou seja, a verificao sistemtica atravs da ficha de avaliao de desempenho no exerccio da atividade feita pelas chefias. No caso de baixa avaliao feito um estudo de caso que pode determinar incluso em programa de treinamento e/ou educao formal, ou em caso extremo rodzio de funes com programa de reintegrao.2.5.6. Planejamento da realizao do produto: Os conceitos descritos no item 7.1 pgina 7, da Norma NBR ISO9001:2000 definem as necessidades bsicas para planejar e desenvolver os processos necessrios para a realizao do produto em forma coerente para atender os requisitos dos processos do sistema de gesto da Qualidade. Os quatro processos bsicos de Gesto da qualidade para entendimento deste trabalho: Processos de Gesto Processos de Vendas Processos de execuo Processos de desenvolvimentoTABELA II Processos bsicos 29. 16 Os requisitos para planejar a realizao do produto so : Definio dos objetivos da Qualidade e metas quanto a realizao do produto Requisitos padro para realizao dos produtos j fabricados ou similares e determinao dos requisitos em produtos "novos" ( desenvolvimento ) no processo de analise critica das necessidades do cliente. Elaborao de instrues de trabalho (desenhos), ficha de estamparia, etc. Definio dos processos padro de execuo a serem utilizados ( ex. : Caldeiraria, Usinagem, Estamparia, Montagem, Enrolamento, Ajustagem, Expedio ) Definio dos processos especiais a serem utilizados Definio da utilizao de recursos externos Definio de recursos de matria-prima ( lista de materiais/desenho de conjunto ) Definio dos padres de ensaios, inspees e meios de verificao, validao e monitoramento dos produtos nos casos de j fabricados e similares e determinao especfica conforme necessidade nos casos de desenvolvimento ( produto novo ) Definio dos registros necessrios e guarda dos mesmos, para evidenciar que os processos utilizados atenderam os requisitos e podem ser reutilizados.2.5.7 Anlise critica dos requisitos relacionados ao produto: O Item 7.2.2 pgina 7,da NBR ISO9001:2000 descreve a atividade conforme transcrio integral abaixo: "7. Analise critica do requisitos relacionados ao produto A organizao deve analisar criticamente os requisitos relacionados ao produto. Esta anlise crtica deve ser realizada antes da organizao assumir o compromisso de fornecer um produto para o cliente (por exemplo, apresentao de propostas, aceitao de contratos ou pedidos, aceitao de alteraes em contratos ou pedidos) e deve assegurar que : os requisitos do produto esto definidos, os requisitos de contrato ou de pedido que difiram daqueles previamente manifestados esto resolvidos, e a organizao tem a capacidade para atender aos requisitos definidos. 30. 17 Devem ser mantidos registros dos resultados da anlise crtica e das aes resultantes dessa anlise (ver 4.2.4 da Norma NBR ISO9001:2000). Quando o cliente no fornecer uma declarao documentada dos requisitos, a organizao deve confirmar os requisitos do cliente antes da aceitao. Quando os requisitos de produto forem alterados, a organizao deve assegurar que os documentos pertinentes so complementados e que o pessoal pertinente alertado sobre os requisitos alterados. Nota : Em algumas situaes como vendas pela Internet, uma anlise crtica formal para cada pedido impraticvel. Nesses casos a anlise critica pode compreender informaes pertinentes ao produto, tais como catlogos ou material de propaganda.". Transcrevemos a Norma, pois este um requisito clssico das normas de qualidade, j chamado de Marketing e Vendas, Analise de Contratos, entre outros. As nicas novidades claras esto em fazer o pedido formal no lugar do cliente fornecendo uma declarao documentada dos requisitos e assim confirmando os requisitos do cliente antes da aceitao e a concesso permitida em vendas especiais como no caso de telemarketinge Internet. Na organizao estudada existe uma combinao dediretrizes visando o atendimento deste requisito da norma. Isto inclui a analise precisa e clara envolvendo a rea tcnica ( como um verdadeira rea de engenharia de aplicao ) e a rea comercial. O fabricante de mquinas eltricas analisado no estudo de caso entende que cada pedido praticamente um desenvolvimento e portanto so analisadas todas as necessidades. Os tipos de consulta pelo cliente foram definidos em trs possibilidades distintas, ou seja, desenvolvimento, similar e j fabricado. Para os produtos e servios similares ou j fornecidos foi definida uma tabela em conjunto com as reas envolvidas com os tipos de produtos fabricados e os requisitos necessrios para perfeito entendimento dos requisitos do cliente determinados antes da oferta, antes da fabricao , para a fabricao e a serem informados aps a fabricao . A parte necessria para emisso da oferta e emisso do pedido interno (antes da oferta e antes da fabricao) foi colocada no sistema integrado de gesto ( rede de computadores ) e s permite a emisso da oferta e do pedido interno se os requisitos mnimos forem cumpridos. Para produtos ou servios de desenvolvimento, ou seja, aqueles que no esto pr definidos no sistema integrado, a atividade de analise das necessidades do cliente inicia-se pelo Diretor tcnico que assume o processo por sero detentor de maior qualificao e 31. 18 experincia. O departamento tcnico recebe do Comercial via da cotao do cliente com toda a documentao para a oferta a ser elaborada. Baseado nessa documentao feita uma anlise criteriosa do escopo do fornecimento e dos dados bsicos de engenharia quanto a suficincia, consistncia, clareza e aplicao. Como citado no pargrafo anterior, a analise critica ( criteriosa ) feita pelo o departamento tcnico em conjunto com o Comercial levando em considerao : - Anlise dos Documentos de Referncia Todos os documentos referenciados na cotao ou nas especificaes tcnicas do Cliente devem ser verificados pelo Diretor Tcnico e pelo homem do segmento de mercado quanto a sua disponibilidade. Qualquer documento no disponvel deve ser providenciado, ou quando isso no for possvel, ser solicitado ao Cliente. - Planejamento Aps anlise inicial, promovida pelo Diretor tcnico, caso necessrio, uma reunio para discusso dos aspectos importantes do contrato. Para essa reunio so convocados todos aqueles que, a seu critrio, tero relevante participao no projeto. Os seguintes aspectos so discutidos na reunio. caractersticas do projeto; singularidade e inovao dificuldades previstas; elementos de referncia disponveis Normas aplicveis e legislao; definio de prazos de execuo; mo- de- obra necessria; Equipamentos ou dispositivos necessrios; Material agregado e perdas previstas; Custos provenientes de financiamento a produo; Custos provenientes de administrao direta e indireta; Impostos; e Acondicionamento, expedio e transporte. Qualquer omisso, insuficincia ou discrepncia constatada com a necessidade do cliente, a mesma ser imediatamente comunicada ao cliente, e solicitada a sua correo at a perfeita definio do produto a ser ofertado. 32. 19 2.5.8. Comunicao com os clientes: O Item 7.2.3 pgina 8, ISO9001:2000 define as interfaces mnimas com o cliente para manter comunicao eficaz com o Cliente : informaes sobre o produto, tratamento de consultas, contratos ou pedidos, incluindo emendas, e realimentao do cliente, incluindo suas reclamaes. Este tipo de comunicao esta dentro do processo de vendas, que alm da definio decompetnciasdaequipequerealizaoprocesso,existeumtreinamento/conscientizao continua "on the job" com analise e acompanhamento dos segmentos de mercados, promoes e propagandas, analise de necessidades, elaborao de propostas, administrao de pedidos, tcnicas de vendas/Negociao e conhecimento do produto. A garantia da execuo de todas as etapas de comunicao com o cliente esta "amarrada" no Sistema de Gesto Integrado, onde o "Status" da comunicao com o cliente aparece grafado e s permite passagem para a prxima etapa aps concluso da anterior.2.5.9. Auditorias internas da qualidade. O Item 8.2.2 pgina 11, da NBR ISO9001:2000 determinante, um daqueles requisitos bsicos tradicionais de sistema da Qualidade e devem ser realizados conforme as exigncias de norma. Basicamente consiste em : Executar auditorias a intervalos planejados, para determinar se o sistema de gesto da qualidade: Esta conforme as disposies planejadas, Esta conforme com os requisitos da Norma utilizada no sistema de qualidade Esta conforme com os requisitos determinados para o sistema de Gesto da qualidade pela Organizao mantido Esta implementado eficazmente. 33. 20 Para tal necessrio criar um processo/programa com : Ter um procedimento documentado. Manter os registros e disponibiliz-los para planejamento e criao de indicadores ( anlise de resultados anteriores ) Fazer planejamento conforme intervalos determinados e coerentes com a anlise critica pela Direo da empresa. Definio dos critrios com relao a importncia e situao dos processos, mtodos e escopo Preparar auditores e definir equipes. Nos requisitos dos auditores verificar se no existe impedimento dos auditores por tratar de relaes de afinidade pessoais e assegurar que o mesmo no audite seu prprio trabalho, para assegurar a imparcialidade da auditoria. Assegurar que os responsveis pelas reas auditadas providenciem ao bom tempo a eliminao das no conformidade. 2.6.- Motor eltrico de induo: Para esta etapa de definies vamos procurar ser bastante suscintos na definio de motor eltrico. No prximo captulo vamos fazer um estudo bastante apurado dos conceitos de eletromagnetismo e de eletrotcnica para definir atravs da importncia do entendimento dos fenmenos fsicos e a razo do estudo do processo de estampagem. Para um entendimento geral podemos definir o motor eltrico de induo como um conversor eletromecnico de energia, que transforma energia eltrica (corrente alternada) em energia mecnica necessria para acionar mquinas, equipamentos ou ferramentas, atravs da transformao da energia eltrica que passa nos condutores em fora eletromotriz que surge no ncleo ferromagntico, que no caso de mquinas eltricas rotativas feito do empilhamento de chapas ferromagnticas estampadas (fig.5). Este ncleo magntico tambm conhecido por pacote de chapas magnticas pelas razes expostas na frase anterior. Cabe informar que o enrolamento do motor colocado dentro das ranhuras estampadas do ncleo magntico. EletricidademotorMovimento Energia MecnicaFigura 5 Converso de energia 34. 21 2.7. Estampagem: Basicamente o processo de estampagem o corte e a conformao, pelo impacto entre duas matrizes., de um Blank ou fita de metal, que permitem cort-la de uma forma e dimenses desejadas (no caso a estampagem das laminas metlicas em ligas de ao silcio executada sob ao de prensa mecnica, fig. 6). Este processo permite a obteno de srie de peas idnticas (Fig. 7), com tolerncias de forma e de dimenso bastante reduzidas, assegurando substancial economia de material e de tempo de usinagem ou corte. Chapa do EstatorChapa do RotorFigura 6 - Desenho esquemtico de uma chapa, retirado do livro Mquinas de Corrente Alternada, de Alfonso Martignoni, pgina 182.Figura 7 Desenho esquemtico formando um empilhamento de uma srie de chapas estampadas formando um pacote, ou, ncleo estampado. 35. 22 3. CONCEITOS TERICOS:3.1 Noes de Eletromagnetismo Baseado em estudo da cadeira de Eletromagnetismo, da Escola de Engenharia eletrotcnica da Universidade Estadual de Campinas, UNICAMP, o estudo dos campos magnticos e suas interaes com as correntes eltricas. Todas as definies abaixo e figuras foram retiradas do mesmo estudo. 3.1.1. Campos magnticos: Os eltrons giram em torno do ncleo dos tomos, mas tambm em torno de s mesmos (translao), isto semelhante ao que ocorre com os planetas e o sol. H diversas camadas de eltrons, e em cada uma, os eltrons se distribuem em orbitais, regies onde executam a rotao, distribudos aos pares. Ao rodarem em torno de s, os eltrons da camada mais externa produzem um campo magntico mnimo, mas dentro do orbital, o outro eltron do par gira tambm, em sentido oposto, cancelando este campo, na maioria dos materiais. Porm nos materiais imantados (ferromagnticos) h regies, chamadas domnios, onde alguns dos pares de eltrons giram no mesmo sentido, e um campo magntico resultante da soma de todos os pares e domnios exercido em volta do material: so os ims. O que de fato um campo magntico ? A palavra campo significa, na Fsica, uma tendncia de influenciar corpos ou partculas no espao que rodeia uma fonte. Ex.: O campo gravitacional, prximo superfcie de um planeta, que atrai corpos, produzindo uma fora proporcional massa destes, o peso. Assim, o campo magntico a tendncia de atrair partculas carregadas, eltrons e prtons, e corpos metlicos magnetizveis (materiais ferromagnticos, como o ferro, o cobalto, o nquel e ligas como o alnico). O campo magntico pode ser produzido pr ims e eletroims, que aproveitam o efeito magntico da corrente eltrica. 36. 23 3.1.2 Correntes e eletromagnetismo: A corrente eltrica num condutor produz campo magntico em torno dele, com intensidade proporcional corrente e inversamente distncia. B = 4p10-7 I / r (ver Fig. 8)Figura 8 Corrente eltrica Nesta equao, vlida para um condutor muito longo, I a corrente, r a distncia ao centro do condutor e B a densidade de fluxo, ou induo magntica, que representa o campo magntico. medida em Tesla, T. Se enrolarmos um condutor, formando um indutor ou bobina, em torno de uma forma, o campo magntico no interior deste ser a soma dos produzidos em cada espira, e tanto maior quanto mais espiras e mais juntas estiverem B = 4p10-7NI / L Figura 9 Indutor ou BobinaL o comprimento do enrolamento, e N o nmero de espiras, vlida para ncleo de ar. 3.1.3. Permeabilidade Os materiais se comportam de vrias maneiras, sob campos magnticos: Os diamagnticos, como o alumnio e o cobre, os repelem, afastando as linhas de campo. Os paramagnticos se comportam quase como o ar. Os ferromagnticos concentram o campo, atuando como condutores magnticos. A permeabilidade a propriedade dos materiais de permitir a passagem do fluxo magntico, que a quantidade de campo que atravessa o material. f = BA A a rea transversal ao campo do material, em m2 . O fluxo medido em Webers, Wb 37. 24 Os materiais mais permeveis so os ferromagnticos. Eles tem permeabilidades centenas a vrios milhares de vezes a do ar, e so usados como ncleos de indutores, transformadores, motores e geradores eltricos, sempreconcentrando o fluxo,possibilitando grandes campos (e indutncias). Os diamagnticos so usados como blindagem magntica (ou s ondas eletromagnticas), pela permeabilidade menor que a do ar, mo. mo = 4p10-7 Tm/A3.1.4. Indutncia: Vimos que os indutores produzem campo magntico ao conduzirem correntes. A indutncia a relao entre o fluxo magntico e a corrente que o produz. medida em Henry, H. L=f/I Uma propriedade importante da indutncia, e da qual deriva o nome, o fato do campo resultante da corrente induzir uma tenso no indutor que se ope corrente, esta chamada a Lei de Faraday: E = N df / dt N o nmero de espiras do indutor, e df / dt a velocidade de variao do fluxo, que no caso de CA proporcional freqncia. E a tenso induzida, em V. interessante observar como isto se relaciona ao conceito de reatncia indutiva, a oposio passagem de corrente pelo indutor: XL = 2 pfL L a indutncia, e f a freqncia da corrente, em Hz. A corrente alternada produz no indutor um campo, induzindo uma tenso proporcional freqncia, que se ope corrente, reduzindo-a, esta a explicao da reatncia. As bobinas nos circuitos eltricos so chamadas indutores. Quando usadas para produzir campos magnticos, chamam-se eletroims ou solenides. J dentro de mquinas eltricas (motores e geradores), fala-se em enrolamentos. 38. 25 3.1.5. Campos magnticos e foras: Um campo magntico produz uma fora sobre cargas eltricas em movimento, que tende a faz-las girar. Quando estas cargas deslocam-se em um condutor, este sofre a ao de uma fora perpendicular ao plano que contm o condutor e o campo: F = B I L senq F a fora em Newtons, L o comprimento do condutor, em m, e q o ngulo entre o condutor e as linhas do campo.Figura 10 - Fora eletromagntica esta fora que permite a construo dos motores eltricos. Nestes o ngulo de 90o, para mximo rendimento, B produzido pelos enrolamentos, e h N espiras (nos casos em que o rotor, parte rotativa central, bobinado), somando-se as foras produzidas em cada uma. O ncleo de material ferromagntico, para que o campo seja mais intenso, e envolve o rotor, com mnima folga, o entreferro, formando um circuito magntico. O processo reversvel: uma fora aplicada a um condutor, movendo-o de modo a cortar as linhas de um campo magntico (perpendicularmente), induz uma tenso neste, conforme a Lei de Faraday, proporcional velocidade e ao comprimento do condutor, e ao campo, o princpio do gerador eltrico e do microfone dinmico. E=BLv E a tenso em V, L o comprimento, em m, e v a velocidade do condutor, em m/s. Alm desta fora, h a de atrao exercida pr um campo num material ferromagntico, que age orientando os domnios (e os spins), podendo imant-los (conforme a intensidade e a durao). Esta usada nos eletroims, nos rels e contatores (rels de potncia usados em painis de comando de motores), etc. 39. 26 tambm usada na fabricao de ims, usados entre outras aplicaes nos autofalantes, microfones e pequenos motores C.C. (campo), como aqueles usados em toca - discos e gravadores.3.2 Noes de Eletrotcnica: Segundo a apostila Eletrotcnica 1 da Equacional Eltrica e Mecnica Ltda., apresentada no Seminrio da Subrasa, Campo Bom, RS, 1996, escrita por Ivan Eduardo Chabu,, Reginaldo Izael da Silva e Marcelo Gandra Falcone e as figuras, tambm retiradas da apostila, podemos definir: 3.2.1. Lei da Fora Eletromotriz Induzida Por Movimento Na sua forma mais simples essa lei estabelece o seguinte: Se um condutor retilneo se movimenta em um campo magntico aparece uma fora eletro-motriz (voltagem) em seus terminais. Essa voltagem [Volts-(V)] dada pelo produto do comprimento do condutor [metro(m)] pela velocidade [metro por segundo-(m/s)] e pela intensidade da induo do campo [Weber por m2-(Wb/m2)]Figura 11 Fora Eletromotriz EXEMPLO: Na fig. 11 o condutor se move de baixo para cima. O campo B est dirigido da esquerda para a direita e produzido por um im permanente N - S. Quantos Volts medir o voltmetro V, sabendo-se que o condutor tem 100 mm, o campo tem intensidade de induo igual a 0,8 Wb/m2 e a velocidade 30 m/s? Soluo: 40. 27Se o comprimento 100 mm devemos transform-lo em metro, logo, L = 0,1 m Velocidade: v = 30 m/s Induo: B = 0,8 Wb/m2Teremos uma tenso (voltagem) induzida no condutor que pode ser calculada V=LxvxB V = 0,1 x 30 x 0,8 = 2,4 V Esta lei muito importante para o entendimento dos princpios de funcionamento dos motores e geradores que sero expostos mais adiante, neste item. Nos geradores de corrente contnua, por exemplo, os condutores que esto nas ranhuras giram (se deslocam) em relao ao campo criado pelos plos da carcaa e nesses condutores so induzidas as tenses que so levadas ao coletor-comutador e da coletadas pelas escovas.Nota 1: Se a velocidade for invertida, isto , se o condutor se deslocar de cima para baixo, a polaridade da voltagem induzida + / - se inverte. Assim sendo, se o movimento do condutor for alternativo, isto , se ele se deslocar, ora para cima e ora para baixo, a tenso induzida ser o que se chama de tenso (ou voltagem) alternada.Nota 2: Se existir mais de um condutor ligado em srie, a tenso induzida ser a soma. No exemplo dado, se houver 3 condutores em srie, teremos V = 3 x 2,4 = 7,2 V. 41. 28 3.2.2. Lei da Induo de Faraday Tambm, na sua forma mais simples, a Lei de Faraday estabelece que se existir um fluxo magntico [unidade Weber-(Wb)] atravessando uma bobina de uma espira, e este fluxo variar, far aparecer uma fora eletromotriz [voltagem-(V)] nos terminais da bobina. Essa voltagem dada pela diviso da variao do fluxo () pelo intervalo de tempo em que aconteceu essa variao [unidade segundo-(s)] V = t Se a bobina tiver N espiras o valor ser N vezes maior V=Nx tEsta lei muito importante no clculo de enrolamentos de transformadores e de motores de induo. EXEMPLO:Na figura 12, est representado um ncleo de transformadormonofsico. No ncleo existe um fluxo magntico que atravessa a bobinasecundria de uma espira. O fluxo produzido pela bobina primria do transformador. Vamos supor que este fluxo variou de 2 Wb at 0,5 Wb em 2 dcimos de segundo. Qual a voltagem mdia induzida nessa espira?Figura 12 - Ncleo fechado com secundrio de 1 espira. 42. 29 Soluo: Se o fluxo variou de 2 at 0,5 Wb, a variao, , ser : = 2 - 0,5 = 1,5 Wb O intervalo de tempo em que isso aconteceu : t = 0,2s A voltagem induzida na espira ser : V = 1,5 = 7,5 V 0,2 Se a bobina possusse 3 espiras (N=3), como a da fig. 13, a voltagem seria: V = 3 x 1,5 = 22,5 V 0,2Figura 13 - Ncleo fechado com secundrio de n espiras. Se possusse 30 espiras, a voltagem seria 30 vezes o valor para uma espira : V = 30 x 1,5 = 225 V 0,2 Se o intervalo de tempo da variao fosse 1 dcimo de segundo, ao invs de 2, fcil notar que a voltagem seria o dobro: V = 30 x 1,5 = 450V 0,1 43. 30Por a se v que se o fluxo produzido pela bobina primria do transformador variar rapidamente com uma freqncia de, por exemplo 60 vezes por segundo, a tenso aumenta ainda mais. o efeito de freqncia sobre a voltagem induzida.3.2.3. Lei da Fora sobre Corrente (Lei de Laplace) Esta lei, tambm na sua forma mais simples, estabelece que se um condutor retilneo for percorrido por corrente eltrica, I [Ampre-(A)], e estiver sujeito a um campo magntico de induo, B [Weber por metro-(Wb/m)], aparecer uma fora [Newton(N)], que procura deslocar o condutor. Essa fora dada pelo produto do comprimento do condutor [metro-(m)], pela corrente I e pela intensidade da induo. F = L . I . B (Fig.14)Figura 14 Lei de LaplaceEXEMPLO: Na fig. 14 o condutor faz um ngulo reto (90) com o campo. A corrente no condutor de 35 A. O valor da induo de 0,9 Wb/m2 . Se o condutor tem 600 mm, qual a fora exercida sobre ele? Soluo: O comprimento tem que ser dado em metro, logo L = 0,6 m (600 mm), B = 0,9 Wb/m2 , I = 35 A : F= L x I x B F = 0,6 x 35 A x 0,9 = 18,9 N 44. 31A unidade de fora Newton (N) igual a 1 quilograma fora (kgf) dividido por 9,8. Assim se desejar a fora em kgf, basta dividir por esse valor. F=18,9 = 1,93 kgf 9,8Se tivermos uma bobina com 2, ou 3 ou 4 condutores, a fora exercida sobre ela seria a soma das foras em cada condutor. Se tivssemos 4 condutores ao invs de 1, a fora seria 4 x 1,93, ou seja, 7,72 kgf. Essa lei muito importante no clculo da fora desenvolvida por motores eltricos. Para isso basta calcular a fora em cada condutor que existe dentro das ranhuras de uma armadura e somando todas essas foras teremos fora resultante total. A partir dessa fora possvel calcular o torque (conjugado) desenvolvido pelo motor. Basta para isso multiplicar a fora total pelo raio da armadura (em metro) e teremos o torque em quilograma fora x metro (kgf x m).3.2.4. Princpio de funcionamento dos motores trifsicos de induo O motor de induo tem a construo de estator semelhante do alternador anteriormente descrito, ou seja, na forma mais elementar possui um ncleo de ferro onde so alojados 3 bobinas deslocadas de 120 uma da outra. O rotor construdo com um cilindro de ferro onde so alojadas barras de material condutor, como cobre ou alumnio, todas essas barras soldadas num anel tambm condutor, formando um sistema de barras em curto-circuito - da o nome de motor de curto-circuito ou motor de gaiola. Ao alimentar as 3 bobinas do estator com uma linha trifsica, criado no interior do estator um campo magntico que se movimenta ao longo da circunferncia do estator - o chamado campo girante. 45. 32Figura 15 - Motor de curto-circuito ou de gaiola 3.2.5. Como se cria o campo girante: Lembrando-se que as 3 tenses do sistema trifsico no so simultneas mas sim defasadas por um tempo de 1/3 de tempo do ciclo, e como as bobinas do estator esto montadas afetadas uma da outra de 1/3 da circunferncia obtemos a seguinte situao (ver fig. 16):Figura 16 Enrolamento Trifsico Esquemtico 46. 33 Quando a tenso da linha R est passando pelo valor mximo de sua alternncia, a fase A tem a corrente tambm mxima e portanto o campo magntico criado por ela mximo e est alinhado com o eixo da fase A. Com o passar do tempo, a tenso na linha R vai diminuindo e na fase S vai crescendo, de forma que 1/3 do tempo de ciclo mais tarde a fase S mxima e tambm a corrente e o campo criado pela fase B. Como esta fase est montada afastada da fase A de 1/3 da circunferncia, observamos que o campo magntico mximo se transferiu do eixo da fase A para o eixo da fase B. Mais um tempo equivalente a 1/3 de ciclo ocorrendo, tudo se transfere para a fase C, e assim por diante.Figura 17 Tenses Trifsicas alternadas - EsquemticoO efeito global, como se o campo magntico estivesse se deslocando no sentido anti-horrio dentro do estator, ou seja, como se existisse um im imaginrio que estivesse se movendo sobre o estator. 47. 34Figura 18 Efeito Global - Esquemtico O deslocamento deste im (campo), ao passar pelas barras do rotor induz nela uma tenso e como estas barras esto todas curto circuitadas, a tenso na barra aplicada sobre a resistncia da barra faz circular uma corrente na barra.Figura 19 Corrente circulante - Esquemtico Como j foi visto, pela Lei de Laplace, um condutor que conduz corrente dentro de um campo magntico, fica submetido a uma fora mecnica numa direo perpendicular ao condutor. Logo, como os condutores esto montadas no rotor, as 48. 35 foras nas barras movimentam o rotor, que vai rodar no mesmo sentido do campo girante, acompanhando-o. Quando a tenso trifsica da alimentao completa um ciclo, o campo magntico e portanto o rotor completa uma volta. Assim sendo, por exemplo nessa mquina esquemtica da figura 19, de 2 plos, com alimentao de 60 Hz na freqncia da rede, o rotor gira 60 vezes em 1 segundo, ou 3600 rotaes por minuto. RPM = 60 x freqncia (60 Hz) = 60 x 60 = 3600 rpm Pares de plos13.3 Noes Gerais de um Motor Eltrico Abaixo na figura 20 podemos ver um desenho esquemtico de um motor:Figura 20 Desenho esquemtico de um motor, retirado do livro Mquinas de Corrente Alternada, de Alfonso Martignoni, pgina 311. 49. 36 3.3.1 Motor Como podemos ver na figura 20 um motor eltrico constitui-se basicamente de : Estator; Enrolamento; Rotor; Tampas; Mancais; 3.3.2 Tampas Constitudas normalmente de: Tampa mancal principal (L.A. e L.O.A.); Tampinha externa do alojamento do mancal (L.A. e L.O.A.); Tampinha interna do alojamento do mancal (L.A. e L.O.A.). 3.3.3 Mancais: Normalmente so: Buchas de deslizamento ou Rolamentos. 3.3.4 Rotor: Como podemos ver na figura 21 um rotor constitui-se basicamente de: Eixo; Ncleo Magntico; Barramento; Anis de curto circuito.Figura 21 Desenho esquemtico de um rotor, retirado do livro Mquinas de Corrente Alternada, de Alfonso Martignoni, pgina 185. 50. 37 3.3.5 Estator: Como podemos ver na figura 22 um estator constitui-se basicamente de : Carcaa; Ncleo Magntico; Caixa de Bornes; Enrolamento;Figura 22 Desenho esquemtico de um estator, retirado do livro Mquinas de Corrente Alternada, de Alfonso Martignoni, pgina 23. 3.3.6 Enrolamento Como podemos ver na figura 23 um Enrolamento constitui-se basicamente de : Condutores(fio esmaltado); Cunha de fechamento (esteca); Filme isolante para massa e entre camadas; Verniz; 51. 38Figura 23 Ilustrao de enrolamento retirada da apostila motores de induo volume II, Ensaios e Defeitos, de Aureo Gilberto Falcone e Marcelo Gandra Falcone, pagina 35. 3.4 Cuidados durante a fabricao e/ou manuteno: A implementao de inspees, testes e ensaios durante o processo de fabricao ou manuteno visam o aumento da confiabilidade. A eficincia dos produtos na fabricao ou na manuteno extremamente necessria e inevitvel para atingir ndices de qualidade (evitar retrabalho) e evitar retornos em garantia (evento causador de insatisfao no cliente final). 3.4.1 Os defeitos das partes mecnicas (carcaa, ncleos magnticos, tampas, tampinhas e eixo) podem apresentar so: Dimensionais em geral: Tolerncias de ponta de eixo; Tolerncias de rasgo de chaveta; Tolerncias de chavetas; Tolerncias e centralizao de colos de mancais; Tolerncias e centralizao dos rebaixos, furao dos ps e altura at o centro da carcaa; Tolerncias e centralizao de cubos das tampas; Tolerncias e centralizao de rebaixos das tampas; Tolerncias e centralizao do assento de mancais; Folga de tampinhas internas e externas. Inspeo durante a fabricao de acordo com desenhos (dimensional). 52. 39 Solda: Conformidade/Continuidade; Bolhas; Respingo. Inspees: Visual; Liquido penetrante. Fundidos: Bolhas; Fissuras. Inspeo por lquido penetrante aps usinagem. Balanceamento: Vibrao. Inspeo feita no prprio processo. 3.4.2 Os defeitos dos ncleos magnticos: Ncleo magntico: Perdas, Dimensional; Fixao. Os testes que so realizados esto descritos abaixo e esto na ordem de execuo: Inspeo por alicate de perdas para verificao do material a ser utilizado e aps estampar a primeira chapa, para verificao das caractersticas ferromagnticas do produto estampado. O impacto da ferramenta sobre o material altera as caractersticas fsicas dos gros da chapa. uma verificao para ver se o material continua dentro do valor especificado pelo projeto. No prximo item deste capitulo 3, em especial o item 3.5.4 iremos descrever as caractersticas do material do ncleo magntico e como ele afetado no processo de estamparia e na montagem do ncleo, ou seja, na rea de corte e na montagem do ncleo cria-se tenses internas ao sistema cristalino desses materiais e com isto surge reas onde existe dificuldade de orientao dos domnios magnticos perante a ao do campo externo, o que afeta a permeabilidade (aumenta as perdas ) o que uma caracterstica limitante de projeto. 53. 40 Dimensional padro para verificao das rebarbas que afetam diretamente o fator de empilhamento das chapas. O fator de empilhamento significa a real quantidade de material em um ncleo: a rebarba influencia aqui, ela aumenta a dimenso do ncleo Dimensional padro para verificao da conformao da chapa do rotor e do estator para verificar se as mesmas esto dentro das medidas especificadas (ver exemplo de chapa na fig.6 da pg. 21). Dimensional padro para verificao da conformao do ncleo do rotor e do estator para verificar se os mesmas esto dentro das medidas especificadas. Verificao por liquido penetrante na fixao e encostos de montagem do ncleo. Eventualmente em caso de suspeita durante a fabricao ou em caso de servios (reparos) podemos proceder um ensaio de loop-test para verificao de existncia ou no de pontos quentes no ncleo magntico. A inspeo consiste em fazer um indutor passando uma espira longa axialmente no ncleo magntico e uma corrente eltrica controlada que passa atravs deste condutor da espira. Isto produz um campo magntico no ncleo, com intensidade proporcional corrente e inversamente distncia, dado por B=4p10-7I/r onde fixado em B=1 tesla (ver Fig. 8, pagina 23). Nesta equao, vlida para um condutor muito longo, I a corrente, r a distncia ao centro do condutor e B a densidade de fluxo, ou induo magntica, que representa o campo magntico. Quando passamos este campo magntico no ncleo, onde existir pontos onde a permeabilidade diferente, teremos aquecimento das chapas localizado neste ponto. O critrio de aceitao de 15% de diferena em temperatura. Tal inspeo justifica-se, pois um ponto de aquecimento localizado por perdas no ferro de origem magntica podem provocar a queima localizada do enrolamento, parte de maior valor agregado do motor eltrico (comparado aos ncleos do rotor e estator em separado). Como pudemos observar a inspeo do ncleo muito importante, pois um erro no ncleo causa perda total do ncleo do estator, do ncleo do rotor ou do enrolamento. Cabe lembrar que os dois ncleos juntos so a parte de maior valor agregado em material e mo de obra no custo do motor eltrico. 54. 41 3.4.3 Os defeitos do enrolamento: Choque (mau isolamento entre bobina e chapa do estator), variao na resistncia, solda mal feita, ligaes invertidas, sentido de rotao errado, curto entre espiras, fio fora da ranhura, curto entre fases, foi cortado ou interrompido, ligao errada, isolamento dobrado, isolamento danificado, protetor trmico danificado, fuga do protetor para o enrolamento. Os testes que so realizados esto descritos abaixo e esto na ordem de execuo: Medio de resistncia hmica; Teste de tenso aplicada AC (Hipot AC); Teste de tenso aplicada DC (Hipot DC); Teste de Surto Eltrico (Surge Test); Teste de protetor trmico; Teste do sentido de rotao 3.4.4 Produto acabado Aps a montagem os ensaios de rotina devem ser executados para verificao da conformidade do produto com a especificao. As normas NBR 7294, da ABNT em sua tabela 17 e a NBR 5383, da ABNT, definem como os ensaios abaixo devem ser realizados e os critrios de aceitao dos mesmos. Alguns dos ensaios realizados abaixo so de critrio e acordo entre fabricante ou reparador e seu cliente, pois so de carter especial. Em caso de produto novo que no tem similar, porm no tem carter de prottipo, alem dos ensaios abaixo so realizados os ensaios de tipo.Os testes de rotina que so realizados esto descritos abaixo e esto na ordem de execuo: Ensaio de Verificao da resistncia hmica Ensaio de Resistncia de Isolao Ensaio de determinao do ndice de polarizao Ensaio de Tenso suportvel Ensaio em Vazio Ensaio de Vibrao Ensaio de rudo Ensaio de Rotor bloqueado Ensaio de Pintura Verificao Visual final 55. 42 3.5 Noes de perdas em ncleo magntico laminado. Ao ser calculada magneticamente a seo laminada de um ncleo para conduzir um certo numero de linhas magnticas, obtendo-se um certo valor de B (induo)em funo de um dado nmero de H (ampre-espiras) temos de escolher tambm um material com determinada permeabilidade . Essa seo calculada para que o ponto de trabalho do ncleo, ou seja, a condio em que ele vai operar, corresponda a um ponto pr-fixado da curva de magnetizao. Nos casos normais de ncleos de motores, transformadores, indutores, reatores, etc., procura-se utilizar um ponto de trabalho na parte da curva de magnetizao em que esta reta, para se ter uma certa tolerncia de operao para cima e para baixo, e para que um aumento de H corresponda a um aumento linear e diretamente proporcional a B. Casos existem, porm, em que se trabalha com ncleos projetados mais prximos do ponto de saturao, ou mesmo j na faixa de saturao, situao em que no se deseja um aumento de B quando H (particularmente a corrente) sofre um aumento. o caso dos ncleos saturados ou semi-saturados. Calculada a seo semi-transversal, temos de construir o ncleo, no presente caso, usando a justaposio de lminas. Essas lminas de material ferromagntico de dada composio, que estudaremosmaisadiante, socompostasde materialferromagntico, propriamente dito, e de um revestimento isolante. claro que a seo de material a ser colocada se refere unicamente parte de material magntico da chapa, sem o revestimento, se bem que este tem espessura bastante fina. Ocorre, entretanto, que justapondo chapa com chapa, as irregularidades superficiais existentes, apesar dos elevados esforos de compresso (compactao das lminas) que so aplicados, vo levar um seo real do ncleo laminados superior em considerao, ao se calcular o carretel ou o suporte de uma bobina ou enrolamento, bem como ao se determinar o comprimento de um fio que vai ser necessrio para construir o enrolamento. O numero real que representa a razo entre o numero de chapas vezes sua espessura e o tamanho do ncleo, o fator de empilhamento mencionado no item 3.4.2 pgina 39. A figura 24 indica este problema. 56. 43Figura 24 Representao de ncleos laminados. In Materiais Eltricos Isolantes e Magnticos, de Walfredo Schmidt, pg. 148. A justaposio de um dado nmero de chapas, isoladas entre si, reconstruindo a seo magntica necessria, explicada pela necessidade de se levar a resistncia circulao das correntes induzidas no ncleo, veja a figura 24c , as quais, atravs das lminas isoladas entre si, no podem circular com a facilidade existente em uma seo contnua. A reduo das correntes parasitas, assim obtida, reduz o problema de aquecimento de ncleo devido s perdas Joule que apareceriam em suas sees transversais, sem entretanto, prejudicar a circulao das linhas magnticas, uma vez que o comprimento da lmina acompanha a direo de circulao da linha magntica. As perdas, assim reduzidas, so ainda funo da espessura da lmina, quanto mais fina a lmina, menores sero as correntes parasitas, porque maior a resistncia oferecida a sua passagem. Existe entretanto, um limite inferior mecnico e econmico para essa espessura. Quanto mais fina a lmina, menor a sua resistncia mecnica, e, em ncleos de grandes dimenses, teramos problemas de montagem dos mesmos. Ainda, quanto 57. 44 mais fina a lmina, maior o nmero de lminas necessrias para se construir dado ncleo, o que eleva a mo-de-obra necessria, tanto na estampagem de cada lmina quanto na sua montagem. Por estas razoes, chegou-se a uma faixa de espessuras comerciais atualmente fornecida, que varia, em geral, entre valores de 0,3 a 1mm de espessura. No caso de motores costuma-se usar como padro 0,5mm. Mas, a simples reduo de perdas pela laminao, no suficiente para levar o valor das perdas a um nvel desejado.. Outros processos de reduo de perdas devem ser aplicados ao ncleo laminado, uma vez que estas perdas sempre esto ocorrendo no equipamento esteja este com ou sem carga. Observe-se que a perda em um equipamento dotado de um ncleo magntico se compe principalmente das perdas Joule no condutor, que so funo da corrente de alimentao que circula: num equipamento sem carga (em vazio), essa corrente sensivelmente menor (e assim suas perdas) do que perante correntes normais ou mesmo sobrecorrentes. Entretanto, as perdas no ncleo aparecem no mesmo instante em que se estabelece o campo magntico. Portanto as perdas magnticas se apresentam continuamente, bastando o equipamento estar ligado. Por outro lado, essas perdas representam energia eltrica transformada em magntica, que no realiza trabalho til, por isso considerada parda e deve ser mantida com o mnimo valor possvel. Outros mtodos de reduo de perdas sero vistos a seguir 3.5.1. Composio adequada Sobre a composio do material usado, sero ainda feitos estudos suplementares no que segue. Por ora, cabe indicar que o material usado na fabricao de chapas o ferro com silcio ou ferro silicioso, com um teor mximo de silcio da ordem de 3%. Porm existem tipos com teores mais baixos. Vamos analisar essa variao. O silcio um timo isolante, de modo que quando acrescentado ao ferro eleva a resistividade do material, reduzindo assim as correntes parasitas. O silcio, porm, endurece extremamente o material, dureza essa tanto mais quanto maior a porcentagem de silcio. Portanto, para efeito de corte, interessante manter a porcentagem de silcio a mais baixa possvel. 58. 45 Como existem outros recursos de reduo de perdas, a tendncia moderna, manter baixo o teor de silcio e laas mo de diversos meios, que, combinadods, permitem reduzir aas perdas ao nvel desejado. 3.5.2. Tipos de Laminao As chapas laminadas a frio apresentam anisotropia cristalina bem mais acentuada do que as laminadas a quente. Levada em considerao, essa anisotropia das chapas laminadas a frio leva a valores mais baixos de perdas do que as perdas de chapas laminadas a quente. Deve-se, porm, cuidar para se usar a chapa no sentido preferencial de laminao, onde o valor de B mximo. Por essa razo, em todos os casos em que o campo magntico tem direo constante, ou seja, em que o ncleo fixo e o elemento indutor tambm (transformadores, por exemplo) e onde as perdas devem ser baixas, se usa a chapa laminada a frio. 3.5.3 Orientao do Gro Para o uso adequado da anisotropia cristalina, os domnios dos gros devem estar orientados todos no mesmo sentido. Portanto, a chapa j deve vir com essa orientao, o que obtido por mtodos trmicos adequados. Essa orientao granular leva, entretanto, a cuidados especiais quando do corte ou estampagem dos ncleos, a partir da chapa completa, fornecida em forma plana ou em rolos. O cuidado que, quando do corte, devemos fazer coincidir a direo preferencial de magnetizao com a direo das linhas de campo. Caso contrrio, o material apresentar, desnecessariamente, perdas elevadas. 3.5.4. Recozimento Conforme j mencionamos em 3.4.2., o corte das chapas deforma os cristais na seo de corte. Essas deformaes significam a mudana do eixo preferencial de magnetizao em relao ao resto do material. Assim, se aplicarmos um campo magntico orientado no sentido da orientao dos gros, de modo a fazer coincidir os dois eixos com o de maior permeabilidade, a seo de corte no estar operando mas melhores condies e, conseqentemente,apresentar perdaselevadas,einadmissveis para os casos prticos. Para resolver este problema, procede-se um tratamento trmico, a algumas centenas de graus centgrados, capaz de eliminar as tenses internas de deformao e reconduzir os cristais sua posio original (ou o 59. 46 mais prximo desta). Assim procedendo, estaremos beneficiando o material e suas caractersticas. Esse aquecimento, feito em fornos contnuos e apropriados, recebe o nome de recozimento. 3.4.5. Corte a 45 Vamos observar a figura 25. Os ncleos magnticos podem ser de diversos tipos, ditos em I, E, U e L. Se os ncleos forem montados com perfis do tipo L, notaremos que parte das linhas magnticas tem orientao coincidente com o eixo preferencial de magnetizao, e parte no. Nestas ltimas, a parte horizontal, no caso da figura 68, ter perdas maiores do que as permissveis.Tal problema se repete tambm, de modo pouco diverso, na montagem de ncleos com perfis E ou em E e L, e de perfis em U ou em U e I.Figura 25 Formas bsicas de perfis de laminas de transformadores. In Materiais Eltricos Isolantes e Magnticos, de Walfredo Schmidt, pg. 151. 60. 47 Somente no acontece quando esse ncleo montado com perfis em I, pois, nesse caso, a prpria posio do I acompanhar a direo do fluxo magntico. necessrio entretanto, estampar esses perfis, de tal modo que o seu eixo maior seja coincidente em direo com o eixo preferencial de magnetizao. Veja a fig. 25 pg. 46. O nico problema que persiste o da orientao das chapas e a direo do campo da regio das diagonais. Nestes ainda persiste a discrepncia entre o Eixo Preferencial de Magnetizao e.p.m., e a direo do campo magntico. Uma soluo para esse caso o corte da chapa, nas extremidades, a 45 e no a 90. Nessas condies, a diferena entre a orientao do campo e o e.p.m. sensivelmente reduzida, com o que se reduzem tambm as perdas. Veja a figura 25 da pg. 46, que explica o assunto. 3.5. Ferro e ao fundido para mquinas girantes A forma mais barata o tipo de ferro fundido normal composto de carbono e ferrita, com uma taxa admissvel de trao de 12 kgf/mm. O carbono quimicamente ligado, por exemplo, na forma de perlita, eleva sensivelmente o valor da fora coercitiva, Hc, enquanto que o carbono livre tem pouca influncia. Pode-se obter a eliminao do carbono na forma de grafita, de dois modos: elevando-se o teor de silcio ou aplicando-se ao material um recozimento mais longo, a cerca de 800-900 C, neste ltimo caso, eliminando-se tambm, simultaneamente, tenses mecnicas internas resultantes da fuso. Os valores mdios de induo se movem em torno de 0,60 a 0,90 Wb/m, com um valor mximo de permeabilidade de 240. Mais dados na Tabela III. Outra soluo mais aconselhvel o ferro fundido temperado, que apresenta melhores caractersticas mecnicas e magnticas. Assim, a taxa admissvel de tenso cerca de trs vezes superior (30 a 40 kgf/mm). O valor de Hc se reduz a com uma mdia de 140 A/m, enquanto a induo se eleva a quase o dobro (veja a tabela III). Este ferro fundido, mais caro que os dois anteriores, consiste em uma soluo tecnicamente ainda melhor que quanto aos valores de induo e de taxa admissvel de trao, mantendo praticamente a ordem de grandeza da fora coercitiva, Hc. Mais dados na Tabela III. 61. 48 Tabela III - Chapas de ferro silicioso e suas propriedades. In Materiais Eltricos Isolantes e Magnticos, de Walfredo Schmidt, pg. 156.3.5.1. Chapas de Ferro Silicioso As chapas de ferro silicioso, que, ao contrrio do material anterior, que usado na fundio de peas, fornecido com produto de laminao, em chapas com espessura de 0,30 a 2,0 mm, sendo bitolas acima de 1mm j considerados especiais. Chapas especiais existem tambm com espessura de 0,03 mm com caractersticas altamente favorveis. A razo da montagem de elementos magnticos atravs da justaposio de chapas j foi justificado anteriormente, no estudo feito dos processos de reduo das correntes e das perdas parasitas. Como o prprio nome informa, as chapas de ferro silicioso resultam de um acrscimo de silcio ao ferro, pois graas s propriedades isolantes do silcio, obtem-se, assim, um material eletricamente bastante resistente, o que reduz as perdas. Alm disso, o acrscimo de silcio permite elevar o carbono e a quase total eliminao de oxignio, o que eleva a permeabilidade inicial, reduz a fora coercitiva e reduz tambm as perdas por histerese. O silcio, entretanto, endurece o material, sobretudo acima de um acrscimo de 4,5%, o que dificulta a sua estampagem. A laminao dessas chapas pode ser feita de tal modo que se apresente com uma estrutura orientada, 62. 49 paralelamente ao sentido da laminao, atravs de uma laminao adequada a frio com tratamento trmico especial. Resulta, assim, a chapa laminada a frio de gro orientado, que apresenta pras bastante baixas quando usada segundo o eixo preferencial de magnetizao (e.p.m.). Este eixo deve ser particularmente respeitado devido elevada anisotropia desse tipo de chapa. Alm da chapa laminada a frio, encontra-se grande aplicao da chapa laminada a quente, que se caracteriza por apresentar perdas mais elevadas que o tipo laminado a frio, sem ter, porm, uma anisotropia to acentuada. Se compararmos, geneticamente, duas curvas de anisotropia desses materiais, teremos uma situao como a representada na Figura 26.Figura 26 Curvas caractersticas dos aos laminados. In Materiais Eltricos Isolantes e Magnticos, de Walfredo Schmidt, pg. 158. A chapa laminada a quente, devido a sua caracterstica anisotrpica, encontra aplicao vantajosa em todos os casos em que os campos magnticos no circulam por ncleos de posio fixa, que o caso tpico de rotores de mquinas girantes. Como nesse caso, mantida a orientao do campo, o ncleo se move, o uso de chapas de elevada anisotropia laminadas a frio - levaria a uma sensvel elevao das perdas devido reduo de permeabilidade em qualquer posio fora do eixo de magnetizao preferencial. 63. 50 Existem infinitas posies no coincidentes entre o e.p.m. e a orientao do campo, o que eleva as perdas. Assim, neste caso, a chapa laminada a quente, sem anisotropia acentuada, resulta na melhor soluo. 3.5.2 Disperso magntica no estator e no rotor A disperso magntica que se manifesta, tanto no estator como no rotor de um motor assncrono, afeta o fator de potncia e, por conseguinte, a possibilidade de sobrecarga do mesmo. Por esta razo, a tcnica de construo destes motores proporciona suas partes, de forma a manter as ditas disperses entre valores aceitveis. O clculo do coeficiente de disperso relativo a cada fase de um motor assncrono laborioso e complexo, pois so muitos os fatores que o influenciam, como por exemplo: formato dos canais, espessura do entreferro, nmero de plos, estado de saturao do circuito magntico, comprimento e formato das cabeas das bobinas e outros fatores cujos efeitos so dificilmente determinveis. A fim de dar-se uma idia de como se processa a disperso magntica, sero examinados a seguir: Disperso lateral, que consiste, conforme a figura 27, da fuga a do fluxo de um plo para outro nas extremidades da carcaa estatrica. Disperso na cabea das bobinas, consistindo, conforme a figura 27, do conjunto de linhas de fora b que se fecham em volta das cabeas das bobinas. Disperso nos canais, consistindo, conforme a figura 27, do conjunto de linhas de fora a que se fecham em volta de canais estatricos.Figura 27 Disperso nos canais. In Mquinas de Corrente Alternada, de Alfonso Martignoni, pgina 234. 64. 51 A disperso zigue-zague nos dentes estatrico-rotricos, conforme a figura 28, constituda pelo conjnto de linhas de fora que se fecham atravs dos dentes estatricos, entreferro e dentes rotricos percorrendoa linha zigue-zague b.Figura 28 Disperso nos dentes. In Mquinas de Corrente Alternada, de Alfonso Martignoni, pgina 234.Pelo exposto, torna-se evidente que a avaliao das disperses magnticas, do fator de potncia e da corrente de curto-circuito de um motor assncrono s possvel ser efetuada com o motor montado, atravs dos ensaios enumerados no item 3.4.4. pg. 41. 3.5.3 Perdas: Aquecimento e Rendimento A potncia nominal de um motor assncrono expressa em cavalos (CV), sendo assim definida pela potncia mecnica que o motor fornece em seu eixo. Para uma determinada potncia, o volume e o custo de um motor dependem da velocidade com que esta potncia fornecida. Tal velocidade, expressa em r.p.m., depende da freqncia (f) da linha de alimentao e do nmero de plos da mquina. A potncia eltrica aparente absorvida da linha, expressa em kVA, depende da potncia mecnica em CV, o rendimento e do fator de potncia com que a mquina trabalha. O rendimento depende das perdas, e o fator de potncia das disperses do circuito eltrico do motor. Outros fatores importantes para identificar a estrutura e as possibilidades do motor so: o tipo de conexo das fases estatricas, a tenso de alimentao e a elevao de temperatura que o motor alcana quando com carga normal, o tipo de regime para o qual foi construdo (contnuo ou intermitente) e, por 65. 52 fim, a classe de isolamento que indica quais as elevaes de temperatura que o motor pode suportar. A placa indicada na figura 28 (a) a de identificao de um motor assncrono trifsico de 200 CV enquanto a da figura 28 (b) mostra como efetuar as ligaes dos bornes para se obterem as conexes das fases em tringulo ou em estrela.Figura 29 Placa de dados. In Mquinas de Corrente Alternada, de Alfonso Martignoni, pgina 236. As Perdas que se produzem no funcionamento do motor assncrono so: perdas no ferro estator perdas superficiais do estator e do rotor perdas por efeito Joule no estator e no rotor perdas adicionais perdas mecnicas Perdas no ferro: As Perdas no ferro do estator, que se compe das perdas por correntes parasitas e das perdas por histerese magntica. As Perdas no ferro do rotor Sendo a velocidade do rotor muito prxima do sincronismo, a frequncia de variao do fluxo do mesmo muito pequena. Por esta razo, as perdas no ferro do ncleo rotrico dos motores assncronos so consideradas nulas. Perdas Superficiais: As perdas superficiais do estator so produzidas pela variao do fluxo que se produz na ponta dos dentes estatricos por efeito da passagem, em sua frente, dos dentes rotricos. Se o rotor for de canais fechados, estas perdas so desprezveis. Se o rotor possuir canais abertos ou semi-fechados, as perdas superficiais estatricas podem ser consideradas como sendo iguais a 30% das perdas 66. 53 que se verificam nos dentes do estator. As perdas superficiais do rotor so devidas variao do fluxo que se produz na superfcie perifrica rotrica por efeito da passagem desta sob os dentes e rasgos estatricos. Estas perdas podem ser consideradas como sendo iguais a: W = 1,5 x Perdas nos dentes estatricos Perdas por efeito Joule no estator e no rotor: As perdas por efeito Joule so as que se verificam nos condutores estatricos e rotricos por efeito da passagem da corrente eltrica. Perdas adicionais: Alm das perdas calculadas, conforme anteriormente foi indicado, outras perdas verificam-se no decorrer do funcionamento da mquina, as quais so de difcil avaliao. Tais perdas so as que se verificam nos parafusos de fixao dos ncleos rotricos e estatricos, as que se verificam nos condutores de seo nas curvas, etc. A fim de avaliar globalmente estas perdas, as mesmas so consideradas como sendo 0,005 da potncia eltrica aparentemente absorvida pelo motor. Perdas mecnicas: As perdas mecnicas so das devidas aos atritos nos suportes e ventilao, por isso dependem do tipo de suportes, dos processos de lubrificao, dos sistemas de ventilao e da velocidade de rotao do motor.3.6 Estampagem de ncleos magnticos em motores eltricos Os ncleos magnticos so constitudos do empilhamento chapas estampadas ranhuradas do estator e do rotor. O material utilizado a chapa tratada conforme exposto no item 3.5 e item 3.5.1 nas paginas 47 e 48 O material a ser utilizado, a forma, dimenses, quantidade e disposio variam conforme a especificao vista em 3.5.2 de motor para motor, ou seja, para cada placa de dados com caractersticas diferentes temos estampagem diferente. Para possibilitar este universo de chapas diferentes temos diversos tipos de ferramentas diferentes, materiais diferentes entre outras possibilidades. 67. 54 3.6.1 Materiais. Os materiais bsicos so: Ferro fundido laminado Ao doce (ferro fundido laminado com teor de carbono SAE-1020) Ao doce para fins eltricos (ferro fundido laminado frio com teor de carbono SAE-1020, com porcentagem mnima de silcio que no altera propriedades de abraso do ao 1020) Ao silicioso (ferro fundido laminado frio com teor de carbono SAE-1020, com porcentagem controlada de silcio conforme especificao de perdas) Estes materiais podem ser fornecidos em rolos de 1020mm de largura, chapas de 1000 x 2000mm ou blank cortado (ver fig 30).Fotografia gentilmente cedida por Equacional Figura 30 Blank A opo do tipo de material ou a forma de recebimento de acordo com o maquinrio a ser utilizado e projeto da maquina em si. Normalmente o material recebido em rolo utilizado em processo de estampagem onde as prensas tem alimentador automtico, porm antes de utilizar o rolo necessrio corta-lo em fitas na largura equivalente ao dimetro externo da chapa do estator. Como vantagem podemos dizer que nesta forma de recebimento o custo de aquisio mais baixo, porm aumenta uma etapa no processo. A chapa de 2000 x 1000mm requer o mesmo processo do rolo, porm sua utilizao indicada para processos sem alimentao 68. 55 automtica e o custo de aquisio 15% do que o do rolo. J adquirir o blank pronto elimina ao corte da chapa e do rolo, alm de minimizar as perdas de material, porm ele de aquisio mais cara (da ordem de 100% com relao ao rolo). 3.6.2 Maquinrio. Os mais utilizados so: Prensas excntricas Prensas Hidrulicas Picotadeiras Guilhotinas Tesouras rotativas Alimentadores 3.6.3 Estampos. So inmeros tipos e a escolha vai de acordo com o projeto do motor e com a quantidade de chapas a serem estampas. Por exemplo, para fabricar 100 motores com pacotes de 100mm com chapa de 0,5mm, sero necessrias 20.000 chapas. As figuras de 31 at 34 exemplificam alguns tipos:Figura 31 - Estampo utilizado para cortes de discos, plos, centro de arrasto. Retirado do livro ESTAMPOS DE CORTE E NORMAS de Aladar Hittig. 69. 56Figura 32 - Estampo utilizado para abrir ranhuras. Retirado do livro ESTAMPOS DE CORTE E NORMAS de Aladar Hittig. 70. 57Figura 33 - Estampo de puno, utilizado para ranhuras de rotor, canais de guia, furos, rasgos de chavetas. Retirado do livro ESTAMPOS DE CORTE E NORMAS de Aladar Hittig.Fotografia gentilmente cedida por Equacional Figura 34 Estampo progressivo de rotor e estator. 71. 58 3.6.4 Processo de Estampagem de chapas em discos para rotores e estatores de mquinas rotativas. 3.6.4.1. Preparao da Mquina Limpar ferramentas e apoio da mquina; Montar o ferramental da mquina; Ajustar e fixar a ferramenta 3.6.4.2. Regulagem da Mquina Os valores de golpes por minuto que a mquina trabalhar para estampagem devem ser determinados pela tabela abaixo. TABELA IV Velocidade de estampagem (limites por inrcia da chapa)Gentilmente cedido por COSINOX 72. 59 3.6.4.3. Estampagem do disco padro Fazer estampagem do Disco Padro conforme especificado. A seqncia das figuras de 35 at 37 exemplificam o processo:Figura 35 Blank com furo de centro e pino de arraste. Fotografia gentilmente cedida por EquacionalFigura 36 Esquema de Seqncia de estamparia. Esquema gentilmente cedido por Cosinox 73. 60Figura 37 Exemplo de disco cortado. Fotografia gentilmente cedida por Equacional 3.6.4.4. Fazer o seguinte Controle dimensional. Executar o Controle Dimensional na primeira chapa estampada e depois num intervalo de 100 em 100 chapas. O nvel mximo de aceitao de rebarba nesta fase de 0,050mm. Preencher Protocolo Dimensional conforme figura 38:Figura 38 Esquema de protocolo dimensional Gentilmente cedido por Cosinox. 74. 61 3.6.4.5. Estampagem da Chapa do Estator Estampar ranhuras e o dimetro interno da Chapa do Estator. A seqncia das figuras de 39 at 40, exemplificam o processo:Figura 39 Chapa ranhura do estator Fotografia Gentilmente cedida por Equacional O empilhamento da sobra do seu dimetro interno (que ser utilizado para a fabricao da Chapa do Rotor) dever ser intercalado 90 graus.Figura 40 Empilhamento das Sobras Esquema gentilmente cedido por Cosinox Empilhar as Chapas do Estator tomando como referncia o rasgo da chaveta que deslocado conforme projeto em n graus em relao a chaveta central (vide figura 7 pagina 21). 75. 62 3.6.4.6. Controle Dimensional da chapa do estator: Fazer o Controle em todas as medidas solicitadas no Protocolo Dimensional, conforme fig. 41.Figura 41 Protocolo Dimensional Esquema gentilmente cedido por Cosinox Executar o Controle Dimensional na primeira chapa estampada e depois num intervalo de 100 em 100 chapas.O nvel mximo de aceitao para a rebarba nesta fase ser de 0,080 mm. 76. 63 3.6.4.7. Estampagem da Chapa do Rotor Estampar as chapas do rotor, a partir do disco interno do estator.Figura 42 Disco do rotor (sobra do estator, fig 39 pgina 61) Fotografia Gentilmente cedida por Equacional 3.6.4.8. Estampagem das Ranhuras Conforme projeto. Ver figura 55 no captulo 4, que mostra um projeto eltrico esquemtico e figura 56a que mostra a instruo de trabalho que definem a estampagem abaixo figura 43:Figura 43 Chapa ranhura do estator