TEMA 

PRODUÇÃO DE PERFIS DE AÇO FORMADOS A FRIO

TITULO 

ACOMPANHAMENTO E ANÁLISE DE PRODUÇÃO DE AÇO FORMADOS A FRIO.

HIPOTESE 

O presente trabalho tem como intuito principal fazer o levantamento de características que afetam diretamente cada etapa da execução e análise de perfis de aço formados a frio.

1.            OBJETIVOS

1.1.       OBJETIVO GERAL

Analisar as condições práticas da produção de perfis de aço formados a frio, que afetam significativamente a produtividade de uma metalúrgica.

1.2.       OBJETIVO ESPECIFICOS

·         Buscar na literatura disponível subsídios para fundamentar teoricamente a utilização dos perfis de aço formados a frio;

·         Realizar um acompanhamento e analise minucioso da produção de perfis de aço formados a frio;

·         Acompanhar presencialmente cada etapa do processo de fabricação, desde da chegada até a expedição do perfil;

·         Registrar e analisar por meio de controle de produção o preparo das lâminas recém-chegadas, corte, dobra, solda, codificação, pintura, carregamento e expedição;

·         Apontar quais condições afetam diretamente a produtividade de cada etapa;

·         Apresentar os resultados e sugestões obtidos após o estudo do instrumento de pesquisa.

2.            JUSTIFICATIVA

O aço cada vez mais vem ocupando espaço nas construções e com isso aumentando sua produção nacional.

Observa-se que as estruturas metálicas têm se tornado soluções eficientes com grande poder de reaproveitamento já que são materiais de resistência superior a outros antes utilizados, além de apresentar rapidez na execução ganhando eficiência no resultado.

O estudo se justifica pois em se levando em consideração a afirmativa acima o mesmo analisara a eficiência e produtividade de uma metalúrgica no processo de fabricação de perfis de aço formado a frio. Buscando levantar as condições mais importantes e relevantes para atingir e manter a máxima eficiência na produtividade.

Levando em consideração a relevância do estudo, procurar-se-á fazer um acompanhamento e analise minucioso da produção de perfis de aço formados a frio. com o principal intuito de fazer um levantamento de características que afetam diretamente cada etapa da execução e da análise do perfis de aço formados a frio.

Será feito um acompanhamento presencialmente de cada etapa do processo de fabricação, desde da chegada até a expedição do perfil. procurando fazer registro por meio de controle de produção. analisando o preparo das lâminas recém-chegadas, corte, dobra, solda, codificação, pintura, carregamento e expedição, com isso podendo apontar quais condições afetam diretamente a produtividade de cada etapa.

3.            METODOLOGIA – MATERIAL E MÉTODOS

3.1 MATERIAL

O trabalho tem como material de apoio pesquisa bibliográfica feita em biblioteca, sites, periódicos, artigos, monografias, dissertações e teses com finalidade de encontrar material de conteúdo pertinente ao assunto.

Será feito, além da pesquisa bibliográfica, coletas de informações por análise de dados qualitativos de campo e observação participante.

3.2 MÉTODO DE PESQUISA.

Metodologia é entendida como a disciplina que se relaciona com a epistemologia ou a filosofia da ciência. Seu objetivo consiste em analisar as características dos vários métodos disponíveis, avaliarem suas capacidades, potencialidades, limitações ou distorções e criticar os pressupostos ou as implicações de sua utilização (THIOLLENT,1985, p.25).

O método utilizado neste trabalho inicia com uma pesquisa bibliográfica de maneira a fundamentar e subsidiar os estudos posteriores. A pesquisa bibliográfica propicia um exame do tema sob novo enfoque ou abordagem, chegando a conclusões inovadoras.

Além da pesquisa bibliográfica utiliza-se também um estudo de caso, que segundo (YIN, 2005), refere-se à análise de uma situação particular e uma investigação dos fenômenos ocorridos sem interferência significativa do pesquisador. Ainda para o Yin (2005), estudo de caso é uma investigação empírica, um método que abrange tudo, desde planejamento, técnicas de coleta de dados e análise dos mesmos. Sendo assim, percebe-se que o estudo de caso irá enriquecer significativamente o tema abordado

3.3 CLASSIFICAÇÃO DA PESQUISA

Este trabalho será realizado utilizando a pesquisa exploratória pois proporciona uma familiaridade com o objeto de estudo. Este tipo de pesquisa envolve: (a) levantamento bibliográfico; (b) entrevistas com pessoas que tiveram experiências práticas com o problema pesquisado; e (c) análise de exemplos que “estimulem a compreensão” (SELLTIZ et al., 1967, p.63).

No estudo de caso acompanhar-se-á presencialmente cada etapa do processo de fabricação, fazendo a análise da produção de perfis de aço formados a frio, registrado por meio de controle de produção presente no local. Fazendo o acompanhando desde a chegada até a expedição do perfil, das referentes linhas de produção dos materiais como :  corte, dobra, solda, codificação e pintura.

4.            FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

4.1.  Perfis de aço: início e normas

Por volta de 1850 os perfis de aço formados a frio teve inicio nos Estados Unidos e na Grã-Bretanha,  Porém com o apoio da AISI Comittee on Building Research and Tecnlogy, o professor George Winter, da universidade de Cornel, iniciou as primeiras pesquisa, em 1939. As pesquisas se iniciaram com o objetivo principal de estudar o desempenho dos elementos estruturais de perfis de aço formados a frio, e obter dados relevantes para a formulação de um projeto especifico de normas técnicas.

Afirma Bellei (2003, p.1), sobre a história do aço:

As primeiras obras em aço datam de 1750, quando se descobriu a maneira de produzi-lo industrialmente. Seu emprego estrutural foi feito na França por volta de 1980, na escadaria do Louvre e no Teatro de Palais Royal, e na Inglaterra, em 1757, onde se fez uma ponte de ferro fundido. Porém, a sua grande utilização em edifícios deu-se em 1880 nos estados Unidos, principalmente em Chicago.

Ainda conforme Bellei (2003, p. 1) “o início da fabricação do ferro no Brasil deu-se por volta de 1812. Acredita-se que a primeira obra a usar ferro pudlado, fundido no Brasil, no estaleiro Mauá, em Niterói, RJ, foi a Ponte de Paraíba do Sul, no Estado do Rio de Janeiro[...].”

Empresas de pequeno e médio portes do Estado de São Paulo, foram inicialmente as grandes responsáveis pela impulsão na construção civil da aplicação dos perfis de aço formados a frio. Esse impulsionamento, para esses tipos de perfis, foi devido à falta na época dos laminados no mercado, além de inúmeras vantagens.

Porem no início dessa grande expansão dos perfis formados a frio, era gritante a necessidade de criar documentos técnicos voltados para projetos e construção. As normas brasileiras existentes à época em vigência, ou seja, a ABNT NB 143:1967 – Cáculo de estruturas de aço, constituídas por perfis leves e a ABNT NBR 6355:1980 – Perfis estruturais de aço formados a frio se encontravam em total obsolescência obrigando projetistas a adotarem o uso normas estrangeiras como a AISI (American Iron and Steel Institute), a CSA (Canadian Standards Institute).

Entretanto pode-se analisar sobre as pesquisas a respeito das normas estrangeiras e trabalhos que foram os grandes responsáveis pelo seus procedimentos, claro que conjunto as diversidade da construção metálica brasileira que encontra-se, que de uma certa colaborou com a elaboração da ABNT NBR 14762:2001 – Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio, vale ressaltar que tais procedimentos são compatíveis com as principais normas que se encontra nos países estrangeiros atualmente em vigor. Com a citada norma técnica, a ABNT NBR 6355:1980, que faz o papel de padronizar os requisitos que exigido dos perfis de aço formados a frio, houve revisões referente ao tal em 2003, porem mais recentemente, foi substituída pela norma técnica ABNT NBR 6355:2012 – Perfis estruturais de aço formados a frio 0 Padronização.

Quando se trata do Brasil, a aplicação de qualquer método utilizando o emprego de perfis de aço formados a frio, continua sendo pouca expressiva diante de tantos outros métodos. O emprego desses métodos com a utilização dos perfis de aço formado a frio é hoje principalmente voltado para coberturas e pilares de edificações, não deixando de lembrar que muito utilizado de forma secundária em estruturas de grande porte. Quando se trata de pilares uma de suas vantagens, é a versatilidade desse tipo de perfil, permitindo seu emprego desde de uma seção mistas em aço e concreto, até mesmo ao uso de um sistema mais complexo, como um sistema treliçados.

Em 1990 pode-se afirmar que foi o primeiro trabalho de pós-graduação em perfis formados a frio e em 1993 o tema do presente trabalho foi classificado como uma Linha de Pesquisa na área da Estruturas Metálicas. A partir desse primeiro trabalho, pôde-se acompanhar uma gama crescente de trabalhos teóricos e experimentais de mestrado e doutorado foram desenvolvidos ou estão em desenvolvimento, alguns tendo como a parceria de empresas, querendo de uma melhor forma intende o comportamento e consequentemente aprimora o emprego de perfis formados a frio em estruturas metálicas.

4.2  Breve história dos perfis de aço no Brasil

O trabalho em edificações no Brasil, teve impulso significativo nos meados da década de 50, voltado para área de estruturas metálicas. Que ocorreu devido a criação da companhia Siderúrgica Nacional com sua empresa voltada para ramo das estruturas metálicas.

Quase todas obras grandes no Brasil em estruturas metálicas, eram produzidas devido a exportação de peças da Europa. Como:

·               Cobertura da Estação da Luz (São Paulo)

·               Ponte Hercílio Luz (Florianópolis)

Poucas pessoas sabem, que essas estruturas eram montadas por processo de rebitagem, que praticamente se baseava na ideia de que, diferentemente do que acontece com uma solda mal feita, um rebite, mesmo tendo sido executado de forma incorreta, ou seja malcravado, poderia suporta um esforço considerável para esse tipo de edificação. Tendo em vista esse outro caminho, a construção metálica precisava de um numero maior de operários no canteiro de obra. Com o passar do tempo, e com a experiência adquirida o processo de soldagem começou a ser dominado, possibilitando a fabricação de estruturas metálicas mais simples, ou seja, acarretando em uma diminuição significativa da mão de obra.

Com o passar do tempo, as usinas siderúrgicas começaram a ser modernizadas, e com a implantação do processo de soldagem por arco submerso, isso tornou possível a composição de perfis soldados e a execução de juntas de extensão, fazendo assim com que a produtividade e a qualidade crescessem.

Já época de 1980, o Brasil já começava mostrar que deixava de ser importador do aço, e passa a assumir o papel de exportador. Quando se fala em aço, poderia considerar que hoje o aço mais utilizado em estruturas metálicas são o aço carbono de baixa liga ASTM A 36, que tirando ele como base, é produzido outros tipos de aço como os aços ASTM A 572, que tem uma alta resistência mecânica, e os aços patináveis ASTM A 588.

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A construção civil no Brasil, relacionado a estruturas metálicas, dependia muito da importação desses perfis. Pode-se considerar que o ponta pé inicial para a produção nacional de perfis metálico, está diretamente ligado com o início da siderúrgica brasileira.

As primeiras etapas vencidas no caminho para o desenvolvimento da siderúrgica brasileira, iniciou-se em meados de 1934, quando o então presidente Getúlio Vargas procurou investir e transformar o que sempre teve de tão precioso em subsolo brasileiro, acarretando em parceria ao governo Americano e por fim em um financiamento para instalações da usina estatal na cidade de Volta Redonda, que de inicio tinha uma previsão de produzir 500.000 toneladas por anos (SANTOS, 1977).

Para conseguir entender como realmente era a situação, ao fim do ano de 1943 quando houve a inauguração da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), a importação representava mais de 60% do mercado de aço no Pais.

Até meados de 1956, por haver uma força expressiva de desenvolvimento no mercado de perfis médios e pesados, a Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) direcionava o seu foco na produção de trilhos e acessórios, que chegava a alcançar até 60% da sua capacidade. A partir desse raciocínio houve queda no consumo de trilhos que provocou um maior incentivo no consumo de perfis estruturais.

Devido ao crescente consumo de aço no pais, de perfis de aço, chegou a um ponto que ciente da responsabilidade que existia em si, devido a ser a única fornecedora de perfis pesados, a Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) em 1971 decidiu começar uma nova politica de importação como complemento de oferta de produção própria, devido a crescente do seu desenvolvimento, já em 1974 de um total de 192.000 toneladas repassadas de perfis a parcela de produtos que a Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) importava representava um total de 120.000 toneladas, segundo afirmou o mencionado autor.

De acordo com Santos (1977), com o crescimento do país, tende a aumentar também a demanda de estruturas metálicas, com instalação de novas industrias, com ampliação das que já existia, construções em civis, vias urbanas elevadas e construções em gerais, que se utilizava o sistema com estruturas metálicas. Com o aumento dessa procura por aço, necessitou o surgimento de novas usinas de grande porte como a COSIPA, USIMINAS, CST, AÇOMINAS (Grupo GERDAU) e outras de menor expressão.

Pode-se dizer que atualmente o Brasil é um dos maiores produtores mundial de Minério de Ferro, porém ainda ocupa o oitavo maior produtor de aço. Essa colocação deve-se muito pelo fato de que o brasileiro usa pouco o aço no dia-a-dia, se houver uma comparação com a utilização que ocorre em outros países, como nos Estados Unidos e nos países da Europa, segundo afirmou o mencionado autor.

4.3 Aço em estruturas metálicas

O aço em estruturas metálicas para construção civil pode-se dizer que é disponibilizado de várias maneiras pelas indústrias siderúrgicas. Entre as formas mais usuais estão as chapas finas, as chapas grossas, os perfis laminados, os tubos, cabos e as barras (vergalhões) de aço. Lembrando que essas formas podem ser combinadas de diversas maneiras para formação de uma estrutura metálica.

Com o uso de estruturas metálicas permitiu uma maior flexibilidade nos projetos apresentados, para todos os profissionais relacionados a construção civil. Essas estruturas metálicas permitem a existência de formas mais fluidas e claro com curvas, que sem o uso desse sistema não seriam possíveis de serem construídas.

Algo de grande valor a ser considerado ao se utilizar estruturas de aço aparentes é a corrosão. Tem-se hoje inúmeras saídas para esses problemas, como utilização de pinturas especiais, entretanto a utilização desses materiais faz com que se retire grande parte do apelo arquitetônico, por isso muitos profissionais da área preferem não utilizar tais produtos, mas a outras opções contra o avanço desse processo corrosivo.

O aço já desponta como primeira opção em edificações na construção civil, principalmente de falar de grandes obras. As estruturas metálicas vêm chegando ao canteiro de obras em formas de estruturas pré-moldadas, ou seja pronta para o uso. A expansão do aço na construção civil, se dá principalmente pelo uso de estruturas prontas.

Há vários sistemas e métodos construtivos ligados a estruturas metálicas, um deles seria o sistema construtivo conhecido como Light Steel Framing. Segundo SANTIAGO (2012), pode-se definir esse sistema como um processo pelo qual faz parte de um esqueleto estrutural em aço formado por diversos elementos individuais e ligados entre si, de forma que este mesmo venham a trabalhar de forma mútua para resistir as cargas que forem solicitadas em uma edificação e por fim dando forma a mesma.

Isso significa dizer que a estrutura metálica é composta por aço, e um dos seus usos são para fabrica suportes internos e para fazer revestimentos exteriores. Podemos dizer que a estrutura metálica se aplica muito bem no uso de montagem de edifícios, que são usadas para uma infinidade de fins e em muitos outros tipos de estruturas.

No Brasil em se tratando de alguns anos em estruturas metálicas, ficava muito restrito a grandes obras o seu uso. Já atualmente, a estruturas metálicas já aparecem em inúmeros empreendimentos imobiliários, como casas e apartamentos, sem falar das edificações comerciais, edificações industriais, pontes e viaduto.

O uso da estrutura metálica ajuda muito em questões ambientais, se tratando de sustentabilidade que é algo tão falado hoje. A vantagem é que a sobra de estruturas metálicas na fabricação pode ser reaproveitada em outra obra, com isso fazendo com que a obra fique mais organizada e limpa e menos onerosa.

4.4 Tipos de Estruturas Metálicas na construção civil

Segundo o MANUAL DE ESTRUTURAS METÁLICAS TRANSPORTE E MONTAGEM (2015), As Estrutura Metálica são basicamente uma estrutura composta de aço e é usada para fabricar suportes internos e revestimentos exteriores, dentro os tipos de estruturas que iremos citar a seguir:

A engenharia civil tem se mostrado deveras preocupada em acompanhar as tendências mundiais em se tratando de inovação alinhada com a redução de custos efetivos, diminuição do tempo de obra e principalmente na eficiência e eficácia. Visto sob este prisma discorrerá abaixo os tipos de estruturas metálicas mais usuais nos últimos anos.

4.4.1 Estruturas de edifícios de múltiplos andares

  Essas estruturas de edifícios de múltiplos andares são construídas por colunas verticais e vigas horizontais, presas por estruturas de contraventamentos que dão uma maior estabilidade lateral. Essa estrutura metálica  é basicamente constituída por perfis de alma cheia. Esse tipo de estrutura metálica tem se uso indicado para edifícios de vários andares como, apartamentos, escritórios, salas comerciais, e edifícios industriais que contém vários níveis.

4.4.2 Estruturas de Galpões

Este tipo de estrutura de galpões é criado por filas de colunas, que são igualmente separadas em eixos sucessivos ligadas transversalmente por pórticos estes são ligados por vigas de beiral, vigas de rolamentos de guindastes e em estruturas de contraventamentos. São essas vigas que suporta e forma a cobertura, pode ser em arco, em shed, em caídas de uma água, duas águas, etc. As colunas e vigas  normalmente são formadas por perfis de alma cheia ou treliçados.

4.4.3 Estrutura de Obra de Arte

Essas estruturas de obra de arte  são feitas de perfis de alma cheia, treliças de perfis mais leves, claro que existe outros tipos, são usadas para a construção de pontes, de viadutos e de passarelas,  podem ser feitos de diversas formas e diferentes tamanhos, com a finalidade de vencer os vãos livres ligando dois pontos de uma superfície horizontal, são apoiadas em pilares nas extremidades dos vãos.

4.4.4 Estrutura Reticuladas

  Essas estruturas reticuladas são verticais, de perfis leves, treliçados e tridimencionados, são normalmente usados nas construções de torres que suportam cabos elétricos, postes de iluminação, antenas de transmissão de sinais.

4.4.5 Estruturas Tubulares 

 Estas estruturas tubulares podem ser feitas de perfis tubulares comerciais (em pequenas estruturas), neste tipo de estrutura se encaixa as torres e postes tubulares de telefonia, chaminés e grandes tubulações. As tubulações aéreas encaixam-se as grandes adutoras de água, oleodutos, emissários submarinos, etc.

4.4.6 Estruturas Espaciais

 As estruturas espaciais são estruturas tridimensionais de perfis leves, onde as peças seguem em diversas direções em nós de interligações. Elas  precisam vencer grandes vãos como pavilhões de exposições, estações rodoviárias, aeroportos, dentre outros.

4.4.7 Estrutura de Armazenagem

Estas estruturas de armazenagem são usadas para construir tanques, silos e esferas e armazenamentos. São usualmente utilizados para guardar produtos a granel como grãos, líquidos e gases. Os tanques e silos são construídos de forma cilíndrica, já as esferas de armazenamentos são de formato esférico.

4.4.8 Estruturas Estaiadas ou tensionadas

Este tipo de estrutura estaiadas ou tensionadas serve para sustentar a cobertura usando cabos de aço, os cabos de aço são presos em alguns pilares ou nas extremidades dos anéis periféricos.

5 Caracterizações do aço formado a frio

O método usado no processo de formação, não pode ser considerado completamente frio, devido que as prensas e rolos causam calor por fricção e claro por movimento, com base nisso podemos analisar que o calor por si só não é suficiente para fundir ou deformar a chapa de aço sem pressão adicional.

Maioria dos aços, são formados pelo calor, porem com o aço formado a frio, não se utilizar esse sistema, ao invés disso, ele é feito com roletes e prensas que vão da tanto o tamanho como a forma correta, tendo como resultado um material mais leve e um pouco mais elástico.

Pode-se analisar que a maioria dos aços são formados sob temperaturas muito elevadas. O material então é fundido, colocado em moldes e arrefecido para ai sim tomar forma desejada.

O aço a frio pode-se afirmar que ele é relativamente fácil para poder mudar de formato e dobra, bem diferente do caso do aço laminado a quente, que tem como característica difícil deformação, esse tipo de metal pode ser encontrado na fabricação de carros, postes de transmissão e inúmeras estruturas de construção civil.

A formação do aço a frio começa como placas de aço que são enroladas e prensadas até que as placas venham a ganhar o tamanho e forma desejados. O cilindro de rolamento tem o papel de afinar o metal para que ele possa ser facilmente dobrado e as prensas adicionam curvas e linhas de modo que o aço venha a ficar na forma desejada, por exemplo em forma de “ L “ ou em curva.

Se for fazer a comparação entre os aços formado a frio, e os ao aço quente, pode-se ligeiramente caracterizar pelas diferenças principais; o aço a frio é muito mais leve, pois menos aço é geralmente necessário na criação de uma forma semelhante. Sem falar na elasticidade que aumenta, e a deformação inicial dos rolos acarretam em torna esse material mais fácil para o manuseio.

Aço formado a frio, pelas suas inúmeras aplicabilidades, percebe-se a utilização em carros por exemplo, por uma de suas características principais ser a leveza e claro, a flexibilidade. Se tratando do aço quente é muito usual para edificações, mas caso seja uma construção menor podem ser feitas de aço formados a frio, pela necessidade suporta uma grande quantidade de peso.

5.1 Vantagens e Desvantagens dos Perfis formados a frio

Seria mais correto antes mesmo de se falar na palavra vantagens ou desvantagens dos perfis de aço formado a frio, lembrar sobre a característica do material, do que propriamente em vantagens ou desvantagens de qualquer sistema estrutural. Pode-se elencar alguns aspectos tanto favorável como desfavorável da utilização do aço em estruturas. Claro que aplicação de qualquer sistema estrutural será avaliada a característica necessária para cada sistema, fazendo a aplicação do método mais adequado para cada caso.

As vantagens observadas são:

· Alta resistência do material, que possibilita a execução de estruturas comparativamente leves;

· Processo de fabricação garante dimensões e propriedades homogêneas para o material e para as peças fabricadas;

· Por tratar-se de estrutura com características de pré-fabricação, a sua aplicação em campo é rápida e limpa. Possibilidade de reduções em cronogramas;

· Flexibilidade de aplicação em situações especiais, tais como: reformas, reforços, canteiros exíguos ou estruturas temporárias;

Quanto às desvantagens pode-se elencar:

· Necessidade de tratamento e cuidados especiais contra corrosão;

· Sensibilidade estrutural em caso de incêndio;

· Por tratar-se, em geral, de estruturas esbeltas, é importante considerar a possibilidade de vibrações indesejáveis na estrutura;

· Necessidade de mão de obra mais especializada e equipamentos para serviços de montagem e solda;

· Por tratar-se de estrutura com características de pré-fabricação, o projeto necessita adaptar-se à disponibilidade do fornecimento e não o contrário.

6.            CRONOGRAMA

BIBLIOGRAFIA

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