Fabricação de estruturas metálicas: Uma fábrica de estruturas metálicas, em termos gerais, é uma instalação fixa, relativamente simples e de grande flexibilidade, capaz de realizar simultaneamente uma série de operações específicas. O tamanho da fábrica depende da capacidade de produção desejada. Em pequenas instalações, pode haver uma única seção onde todas as operações são realizadas. Em médias e grandes instalações, o processo é dividido em várias seções, com diferentes etapas associadas a setores específicos.
Início do Processo de Fabricação
O processo de fabricação começa com a definição do projeto estrutural, seguida pelo planejamento e controle da produção (PCP). Essa etapa inicia paralelamente ao estudo de viabilidade e se desenvolve até o início efetivo do contrato. O PCP foca na logística do processo, considerando fatores como sequência de montagem, limitações do canteiro, interface com obras civis, segmentação operacional do empreendimento e fluxo de caixa do cliente. Com base nesta logística, o PCP otimiza o uso dos recursos de fábrica (físicos e financeiros) e administra as cargas de produção, gerindo simultaneamente vários projetos.
Fluxo de Fabricação
Em seguida, define-se o fluxo de fabricação, que envolve estudos de métodos e processos, bem como gabaritos, programas para máquinas CNC e documentação pertinente aos processos. São observados aspectos técnicos, normativos e de qualidade, além da racionalização do processo fabril, dos componentes e da matéria-prima.
Operações de Fabricação
O aço estrutural passa por várias operações ao longo da fabricação das estruturas. A sequência e a importância das operações de oficina variam conforme o tipo de fabricação requerida, diferenciando a fábrica de estruturas metálicas de uma unidade de produção seriada. As operações típicas geralmente executadas incluem:
- Manuseio e corte de material;
- Execução de gabaritos;
- Traçagem;
- Operações de usinagem e forjamento;
- Furação;
- Desempeno, dobramento e calandragem;
- Ajuste e alargamento de furos;
- Parafusagem e soldagem;
- Acabamento;
- Controle de qualidade;
- Limpeza e pintura;
Diversas operações de fabricação são executadas com o auxílio de croquis de cada peça, evitando-se o manuseio dos desenhos detalhados, reservados ao pessoal especializado. O controle do andamento dos trabalhos é feito por meio de fichas que informam a posição de cada elemento estrutural dentro do fluxograma de fabricação.
Suprimento de Material
O aço, principal matéria-prima das fábricas de estruturas metálicas, é geralmente comprado de usinas laminadoras e destinado a trabalhos específicos, conforme listas preparadas pelos projetistas ou pelo departamento de compras. O material pode ser entregue nos comprimentos desejados, com um custo ligeiramente acrescido. O aço estocado pelo próprio fabricante cobre demandas superiores às quantidades encomendadas às usinas e é usado para pequenos trabalhos que não justificam um pedido às laminadoras. Quando há necessidade de maior rapidez de entrega, o aço é comprado de revendedores, mesmo que isso aumente o custo dos serviços.
Identificação e Controle de Qualidade
O manual de detalhamento da AISC (2002) recomenda que o aço, ao chegar à fábrica, seja identificado e checado de acordo com a lista de materiais especificada pelo fabricante e separado para um trabalho ou estoque específico. Segundo a norma ASTM-A6, o aço deve estar identificado com o número da corrida, nome do fabricante, marca registrada e tamanho. Se o limite de escoamento especificado for maior que 250 MPa, a peça deve ser marcada com o número da especificação aplicável e a codificação em cores. Sistemas de identificação de laminação e controle de identificação de aços de alta resistência garantem a repetida identificação do material especificado nas instalações do fabricante.
Manuseio de Material
A eficiência dos fabricantes em produzir produtos de alta qualidade a um custo menor e de maneira oportuna está intimamente ligada à movimentação de materiais, que representa uma parte significativa do custo total da estrutura e exige métodos adequados aos parâmetros construtivos. São usados equipamentos fixos, como talhas e braços giratórios para pequenas cargas, e equipamentos móveis, como pontes em consolo, guinchos em monovias, semipórticos e pontes rolantes, que deixam livre o piso da fábrica e são mais utilizados.
Equipamentos complementares, não ligados à estrutura da fábrica, incluem veículos sobre trilhos, empilhadeiras, guinchos sobre rodas, caminhões e mesas transportadoras. A evolução do processo permite trabalhar com materiais em movimento automático entre processos automáticos de fabricação, visando a implementação de sistemas de movimentação inteligente, onde a melhor movimentação de materiais é a de mínimo movimento e estocagem.
Corte de Material
O material fornecido com comprimento maior do que o necessário é enviado para tesouras, serras ou unidades de corte. Os processos usuais de corte do aço são mecânicos ou térmicos, escolhidos conforme a etapa de fabricação, complexidade do trabalho e tipo de material utilizado.
Corte Mecânico
Para o corte mecânico de peças de aço, utilizam-se serras, guilhotinas e tesouras, eficazes para espessuras até 25 mm. As serras são usadas para cortes de perfis, oferecendo bom acabamento nas extremidades. As guilhotinas aplicam-se ao corte de chapas em vários ângulos, enquanto as cantoneiras são cortadas por máquinas capazes de cortar ambas as abas ao mesmo tempo. As tesouras cortam chapas usadas na fabricação de perfis formados a frio. Vigas I, perfis U e colunas leves são cortadas por serras de alta velocidade de fricção, serras de baixa velocidade (coldsaw) ou serras manuais. Cortes e furações podem ser realizados automaticamente via CNC, eliminando a necessidade de gabaritos em tamanho natural.
Corte Térmico
O maçarico a gás é utilizado para cortar materiais com espessura ou tamanho acima da capacidade de outras máquinas, além de peças curvas ou de geometria complexa. Existem modelos portáteis e estacionários, sendo que o último possui um braço pantográfico com bicos de corte dirigidos por uma extremidade que desliza sobre um gabarito. Máquinas de corte por chama são montadas sobre carros que correm sobre trilhos-guia. Os processos de corte a chama, plasma ou laser são amplamente utilizados na fabricação de estruturas metálicas.
Corte a Chama
Conhecido como oxicorte, este processo aquece o metal a uma temperatura de pré-aquecimento, inferior ao ponto de fusão, através de uma chama oxigênio-gás combustível. O metal é então oxidado pelo jato de oxigênio, removendo continuamente o óxido formado. Um corte perfeito resulta em uma superfície lisa e regular, com linhas de desvio quase verticais. Defeitos podem ocorrer devido a ajustes inadequados e podem ser evitados com procedimentos corretos.
Corte a Plasma
O processo de corte a plasma utiliza um arco transferido e confinado para cortar metais, estabelecido por uma corrente direta. A descarga de alta voltagem transforma o gás em gás plasma, atingindo temperaturas superiores a 15.000 ºC, fundindo o metal e removendo as partículas fundidas pelo jato de plasma. Equipamentos controlados numericamente por computador permitem cortes rápidos e precisos, com excelente acabamento.
Corte a Laser
O laser, amplificado por emissão estimulada de radiação, pode ser utilizado em diversas aplicações industriais, sendo o dióxido de carbono (CO2) o mais comum. Lasers de CO2 são ideais para cortes bidimensionais, com sistemas controlados por computador que permitem cortes precisos em uma única operação, aumentando a produtividade e reduzindo custos para fabricantes de estruturas metálicas.
