Prensas hidráulicas: os conceitos de segurança

As prensas hidráulicas são máquinas mecânicas utilizadas para a elevação ou para comprimir itens grandes. A força é gerada através da utilização de sistemas hidráulicos para aumentar a potência a um padrão de nível mecânico. Este tipo de máquina é tipicamente encontrado em um ambiente de fabricação. Para a segurança dos operadores, o uso previsto compreende a utilização a que se destina a máquina em conformidade com as indicações dadas pelo fabricante, ou ainda a utilização que o projeto, a fabricação e o modo de funcionamento da máquina evidenciam como usual.

prensa2Da Redação –

Inventada em 1795 por Joseph Bramah, a prensa hidráulica é também conhecida como a prensa Bramah. Ele usou seu conhecimento da mecânica dos fluidos e de movimento para desenvolver este dispositivo. Esta invenção aumentou significativamente o poder de compactação disponível, ampliando os grupos de produtos e opções disponíveis para outros inventores.

Ao aplicar a hidráulica para uma prensa, uma classe inteira de máquinas foi inventada. Existe uma vasta gama de diferentes máquinas de prensa hidráulica, que variam a partir de pequenas unidades de mesa para amadores até máquinas enormes usadas para criar peças de metal.

O conceito primário usado para fornecer energia a este equipamento é que o nível de pressão num sistema fechado é constante. Este tipo de prensa tem pistões e fluido dentro que é deslocado pelo movimento dos pistões internamente. O fluido força seu caminho de volta para o espaço movendo o pistão para fora. A potência adicional é criada por meio do movimento do fluido, que se limita ao sistema.

A lei de Pascal indica que a pressão de um fluido dentro de um sistema fechado não diminui, mas atua com a mesma força em áreas iguais. Além disso, esta força irá mover em ângulos retos para as paredes do recipiente. É importante para assegurar que a prensa hidráulica seja concebida para suportar a pressão dentro do sistema e transferir a energia para a prensa em si, e para longe da estrutura.

A quantidade de força gerada baseia-se no tamanho dos pistões, tanto em termos de diâmetro da cabeça do pistão como da distância do movimento. A quantidade de fluido movido pelo pistão é proporcional à razão de áreas cabeça do pistão. Isto significa um pequeno pistão teria de se mover a uma distância grande para criar uma força suficiente para deslocar um pistão maior a qualquer distância significativa. Para calcular a distância que um êmbolo maior irá mover-se, deve-se dividir a razão entre a área da cabeça do pistão pela distância que o pequeno pistão é movido.

Lembre-se que o trabalho é a força multiplicada pela distância. À medida que aumenta de força sobre o pistão maior, à distância percorrida pelo pistão menor deve ser diminuída. Esta aplicação do princípio da física do núcleo criou a prensa hidráulica e resultou em avanços significativos no setor manufatureiro.

A NBR 16579:2017 – Prensas hidráulicas — Requisitos de segurança estabelece os requisitos e as medidas de segurança que devem ser aplicados por projetistas (conforme definido na NBR ISO 12100:2013, 6.2), fabricantes e fornecedores de prensas hidráulicas para processamento de metal a frio ou parcialmente de material constituído de metal frio. Aplica-se às prensas cujo objetivo de aplicação original é o processamento de metal a frio e, da mesma forma, a serem utilizadas para o processamento de outros materiais (como papelão, produto sintético, borracha ou couro) e pó metálico.

Aplica-se aos equipamentos auxiliares que são parte integrante da prensa. Com relação aos equipamentos de segurança de sistemas de fabricação integrados que utilizem prensas, ver também a ISO 11161. Esta norma não se aplica às máquinas cujo objetivo principal é cortar chapa com guilhotina; unir elementos de fixação, por exemplo, rebitar, grampear ou pontear; dobrar ou curvar; endireitar; puncionar; extrudar; forjar ou estampar por queda; compactar pó metálico; puncionar perfis, por exemplo, na indústria da construção; enfardar. Esta norma se aplica a todas as máquinas fabricadas após a sua publicação.

Esta norma aplica-se às prensas hidráulicas conforme definido em 3.10. No escopo estão indicados os perigos abrangidos nesta norma. Adicionalmente, as máquinas devem atender à NBR ISO 12100 para os perigos que não estiverem cobertos por esta norma. Nas normas tipo A e tipo B existem diretrizes adicionais, sobre as quais há referências no texto (ver Seção 2). Figuras devem ser interpretadas meramente como exemplos e não como interpretação única válida do texto.

O uso previsto compreende a utilização a que se destina a máquina em conformidade com as indicações dadas pelo fabricante, ou ainda a utilização que o projeto, a fabricação e o modo de funcionamento da máquina evidenciam como usual. A utilização prevista compreende também o respeito às instruções técnicas expressas principalmente no manual de instruções, considerando o mau uso razoavelmente previsível.

Em relação ao mau uso razoavelmente previsível, convém prestar particular atenção aos seguintes comportamentos, quando se realiza a apreciação de riscos: o comportamento anormal previsível que resulta de uma falta de atenção e no que é resultado do mau uso deliberado da máquina; o comportamento reflexo de uma pessoa em caso de mau funcionamento de incidente, de falha etc., durante a utilização da máquina; o comportamento resultante da intenção de aplicar o menor esforço possível durante o cumprimento de uma tarefa; para determinadas máquinas, em particular para máquinas de uso não profissional, o comportamento previsível de certas pessoas, como as crianças ou as pessoas deficientes, evitando-se assim que os operadores, devido a algum tipo de limitação, sejam levados a improvisar modos de utilização ou técnicas de intervenção perigosas.

Os requisitos contidos nesta norma consideram o uso previsto conforme definido na NBR ISO 12100:2013, 3.23. Esta norma considera o acesso à prensa por todos os lados com os perigos abordados na Seção 4, estabelecendo as medidas de segurança para o operador e outras pessoas expostas. Esta norma foi elaborada observando os princípios básicos da legislação vigente.

Pode-se definir uma prensa hidráulica como uma máquina construída ou projetada para transmitir energia por movimento linear entre as ferramentas por meios hidráulicos para propósito de trabalhar (por exemplo, conformação, formação) metal a frio ou outros materiais entre as ferramentas. Tal energia é produzida por pressão hidrostática. A listagem de perigos contida na tabela 1 é o resultado de uma avaliação de risco realizada conforme a NBR ISO 12100 para todas as prensas hidráulicas abrangidas por esta norma.

As medidas técnicas e as informações ao usuário contidas nas Seções 5 e 7 e nos Anexos A, B, C, E e F são baseadas na apreciação de riscos e eliminam ou reduzem os efeitos decorrentes dos perigos nela identificados. A avaliação de risco prevê o acesso por todos os lados, ciclos (golpes), movimentos inesperados e involuntários e também a queda do martelo por gravidade. Riscos para o operador e outras pessoas que possam ter acesso às áreas de perigo estão identificados, levando em consideração todos os perigos que possam surgir durante a vida útil da prensa.

A avaliação de risco abrange uma análise das consequências de uma falha do sistema de comando. Adicionalmente, o usuário desta norma, por exemplo, projetista, fabricante ou fornecedor, deve conduzir uma avaliação de risco de acordo com a NBR ISO 12100, com especial atenção para: a finalidade do uso da prensa, incluindo a manutenção, troca de ferramenta e limpeza, além de prever o seu mau uso; e a identificação dos perigos significativos relacionados com a prensa.

As prensas hidráulicas tratadas por esta norma abrangem, em sua dimensão, desde máquinas pequenas e rápidas para fabricação de peças pequenas com somente um operador, até máquinas grandes, relativamente lentas, com vários operadores e peças grandes e complexas. Os métodos ou medidas a serem implementadas para eliminar os perigos significativos, ou para reduzir os riscos a eles associados, estão detalhados nesta subseção da seguinte maneira: considerações de projeto básico para os principais componentes de prensas ou sistemas proteção de segurança contra perigos mecânicos na área de ferramentas, nos diferentes modos de produção (ver 5.3); proteção contra perigos devido ao sistema de controle ou monitoramento de falha de componentes (ver 5.4); proteção de segurança contra perigos que podem acontecer durante a preparação de ferramentas, ciclo de testes da produção da ferramenta (try-out), manutenção e lubrificação (ver 5.5); proteção de segurança contra outros perigos (ver 5.6 a 5.8); as prensas devem atender aos requisitos e/ou medidas de segurança contidos nas subseções seguintes.

Alguns riscos de menor gravidade, não tratados nesta norma, devem ser consultados na NBR ISO 12100. Quando existir o risco de um acidente (força de 150 N ou mais), devem ser tomadas medidas para evitar a queda não intencional do martelo por gravidade, durante a produção com alimentação ou retirada automática ou manual (ver Tabelas 2 e 3). Esta queda pode ocorrer por falha do sistema hidráulico, por falha mecânica ou por falha do comando elétrico.

O risco deve ser evitado por: um dispositivo de retenção mecânico que suporte o peso do martelo e da parte superior da ferramenta, ou um dispositivo de retenção hidráulico conforme definido em 5.2.1.2, ou uma combinação de uma válvula de retenção hidráulica única e um dispositivo de retenção mecânico. Os dispositivos de retenção devem operar automaticamente e devem atuar sempre que o martelo estiver parado e for possível ao operador acessar a área de ferramenta.

Quando não for utilizado um dispositivo de retenção mecânico e existir o risco de acidente pela queda do martelo por gravidade, os dispositivos de retenção hidráulica devem ser constituídos de: dois cilindros separados de retenção ou retorno, cada qual com válvula de retenção na posição superior, capazes de segurar independentemente o martelo; ou duas válvulas hidráulicas de retenção, estando uma das quais instaladas o mais próximo possível da saída do cilindro, utilizando, para tanto, uma tubulação flangeada ou soldada, e capazes de sustentar o peso do martelo.

Em prensas construídas exclusivamente para: operação automática; utilização com ferramentas fechadas; utilização com proteções fixas; utilização com velocidade de fechamento lenta e um dispositivo de atuação intermitente (ver 5.3.18), deve ser utilizada uma válvula hidráulica de retenção ou um dispositivo mecânico de retenção, como um mínimo. Quando existir o perigo de acidente (força superior a 150 N) através da queda do martelo por gravidade, nos trabalhos de reparos ou para outras intervenções necessárias entre as partes das ferramentas, exceto na alimentação manual normal, deve ser prevista a inserção de um dispositivo de retenção mecânico, como, por exemplo, um calço.

O risco de acidentes não existe entre as ferramentas de uma prensa de curso ascendente (ver 3.25), contudo este pode existir abaixo da ferramenta móvel. O dispositivo deve ser intertravado com o comando da prensa de tal forma que um ciclo de fechamento não possa ser realizado enquanto o dispositivo encontrar-se em posição de proteção e o martelo da prensa estiver retido na posição superior (ver NBR 14154). Em prensas com curso de abertura maior que 500 mm e uma profundidade da mesa de mais de 800 mm, o dispositivo deve estar fixado permanentemente e integrado na prensa.

Se um dispositivo integrado, quando ativo, não puder ser facilmente visto da posição dos operadores, deve existir uma indicação clara adicional da posição do dispositivo. Quando o dispositivo de travamento contra queda por gravidade estiver sendo utilizado como proteção durante a produção e estiver mecanicamente conectado à proteção principal e a sua remoção for necessária por motivo de manutenção, deve então ser fornecido e utilizado um dispositivo de retenção mecânica adicional, que possa ser posicionado manualmente.

Em sistemas hidráulicos, o movimento controlado de descida do martelo por gravidade pode ser uma característica construtiva intencional para facilitar o fechamento rápido das ferramentas. Neste caso, a totalidade do óleo do cilindro de sustentação do martelo deve passar através da válvula principal ou das válvulas em um sistema redundante e monitorado (ver R & M Tabela 2). Os sistemas hidráulicos que incluem acumuladores de pressão devem assegurar uma despressurização quando a unidade geradora de pressão for desconectada da fonte de energia; a energia acumulada não pode permitir a possibilidade de um novo golpe.

Caso isto não seja possível, as partes do circuito mantido sob pressão devem ser fornecidas com uma válvula de alívio manual adicionalmente a outros dispositivos requeridos pelas normas e regulamentações sobre acumuladores (válvulas de alívio, manômetros, etc.) e conter uma advertência bem clara (como uma placa de advertência) sobre o perigo. O circuito deve estar protegido por válvulas limitadoras de pressão que não podem ser reguláveis sem o uso de ferramentas; além disso, as válvulas devem estar reguladas para uma pressão que não pode ultrapassar 10 % da máxima pressão operacional.

Para prensas de movimento descendente, devem ser tomadas medidas para proteção do cilindro e componentes que retêm fluido na parte inferior do cilindro contra danos devido à intensificação de pressão. Uma válvula de alívio utilizada para este fim deve ser de acionamento direto, lacrada e travada contra regulagem não autorizada e deve ser ajustada para uma pressão de pelo menos 10 % acima da máxima pressão operacional, de forma que somente abra em caso de falha.

Os componentes protegidos por esta válvula devem ser projetados de tal forma a suportar a pressão que a válvula está ajustada. A válvula de alívio deve ser construída de modo que, caso ocorra uma única ruptura da mola, o espaço entre as espiras permaneça menor que a espessura do fio da mola. A mola deve ser guiada de modo que a função de alívio da válvula seja mantida.

Em sistemas pneumáticos, quando as válvulas ou outras partes do sistema de comando necessitarem de lubrificação, devem ser previstas instalações automáticas de lubrificação visíveis para injetar óleo na tubulação de ar de forma adequada. Quando forem instalados silenciadores, estes devem ser fornecidos e montados de acordo com as orientações do fabricante das válvulas para sua utilização em sistemas de segurança e não podem afetar as funções de segurança. Devem ser instalados separadores de condensado (purgadores). O sistema elétrico deve estar de acordo com a IEC 60204-1 em sua totalidade.

O projetista de uma prensa deve considerar se os limites da alimentação de energia, das condições físicas do ambiente, bem como as condições operacionais de alguns componentes, são diferentes daqueles indicados na IEC 60204-1:2005, 4.3 e 4.4. Caso sejam diferentes, a escolha dos componentes relevantes deve ser realizada de acordo com estes requisitos. A parada de emergência deve funcionar como categoria de parada 0 (ver IEC 60204-1:2005, 9.2.5.4 e 5.4.6.2).

Comandos bimanuais devem estar de acordo com o modo de produção: golpe individual, alimentação e retirada manual conforme 5.3.16 e Tabela 2, e conforme 5.5.7 para preparação, manutenção e lubrificação. As interfaces de operação e controles montados na prensa devem atender no mínimo ao grau de proteção IP 54 (ver IEC 60204-1:2005, 10.1.2). Painéis e caixas de passagem devem atender no mínimo ao grau de proteção IP 54 (ver IEC 60204-1:2005,11.3).

A identificação de outros condutores, exceto do condutor neutro ou condutor de proteção, deve estar de acordo com a seleção mencionada na IEC 60204-1:2005, 13.2.4. As proteções intertravadas sem sistema de bloqueio, proteções intertravadas com comando de acionamento sem dispositivo de bloqueio, proteções intertravadas de abertura antecipada sem sistema de bloqueio, ESPE utilizando AOPD e dispositivos de comando bimanual devem ser posicionados de maneira que o operador não tenha tempo de alcançar a zona de perigo antes que qualquer movimento perigoso na área de ferramenta tenha cessado.

O cálculo da distância de segurança deve ser baseado no tempo de resposta total de parada da prensa e na velocidade do movimento do operador. Ver NBR ISO 13855 e Anexo A. Os sistemas de controle devem conter funções de segurança projetadas de tal forma que permitam o movimento no curso da prensa somente após o comando de rearme, nas seguintes situações: após a alteração do modo de operação; após o fechamento de uma proteção de segurança com intertravamento; após o acionamento manual do rearme do sistema de segurança; após a queda da alimentação de energia; após a queda de pressão no sistema hidráulico; após a atuação do dispositivo de proteção da ferramenta ou de detector de peças; após a remoção do dispositivo de retenção mecânica com intertravamento.

Quando a prensa oferece mais de um modo de operação (por exemplo, ciclo individual, ajuste, ciclo automático), seleção de dispositivos para início de ciclo (por exemplo, comandos bimanuais ou pedais) ou uso de sistema de segurança para prensas (por exemplo, na frente ou atrás e na frente e atrás), então devem ser utilizadas chaves seletoras. O projeto deve assegurar total isolamento do circuito para cada posição que não estiver sendo utilizada, por contatos com acionamento positivo ou por dispositivo com monitoramento e redundância. Nenhuma operação pode ser possível enquanto a chave seletora não estiver em uma posição definida. Quando a chave seletora for acionada, um sistema de bloqueio deve impedir todo e qualquer início de operação.



Categorias:Normalização, Qualidade

Tags:, , ,

Deixe uma resposta

%d blogueiros gostam disto: