Natal Pasqualetti Neto*

 

 

Na parte anterior desta coluna – Conceitos básicos de projetos de prensas – Parte 2 – foi definido o torque de acionamento da prensa mecânica. O torque é utilizado para o dimensionamento da embreagem e de todos os elementos da máquina no cabeçote.

 

Agora vamos definir o conjunto do volante e o motor elétrico principal (acionamento principal), o qual define o princípio de funcionamento da prensa mecânica tradicional.

 

 

 

O motor elétrico tradicional não tem como fornecer diretamente a energia necessária para o trabalho de prensagem. Dessa forma, o volante irá armazenar a energia da prensa.

 

Vamos voltar ao exemplo citado anteriormente.

 

• Prensa com 2.500 kN a 5 mm antes do PMI (ponto morto inferior) – energia de 12,5 kJ;

 

• Prensa com 2.500 kN a 10 mm antes do PMI – energia de 25 kJ;

 

• Prensa com 2.500 kN a 15 mm antes do PMI – energia de 37,5 kJ.

 

Vamos considerar que estamos projetando uma prensa de 2.500 kN com ponto de aplicação a 10 mm antes do PMI, que, portanto, necessita de uma energia de 25 kJ.

 

O volante é uma roda de ferro que armazena energia em forma de energia cinética de rotação. A energia cinética depende do momento de inércia e da velocidade angular (rotação). Quanto maior a massa e a rotação, maior a energia armazenada.

 

 

 

No nosso exemplo, a energia necessária é de 25 kJ e vamos também considerar que a prensa vai operar com 15 até 25 gpm (golpe por minuto).

 

Observem que quanto maior a rotação, maior será a energia armazenada no volante. Mas, o caso mais crítico é com a velocidade mínima de trabalho, a fim de garantir que a prensa tenha a energia disponível na velocidade mínima de trabalho.

 

NOTA: A velocidade de 15 gpm (no nosso exemplo) é a rotação do eixo de manivela. Para determinar a rotação do volante temos que considerar a relação de transmissão (engrenagens) entre eixo de manivela e eixo de acionamento principal.

 

Outro ponto importante referente à prensa é que, ao utilizar a energia de 25 kJ do nosso exemplo, o seu volante não pode parar, pois se isso acontecer ele trava o motor elétrico. Neste caso, iremos considerar um escorregamento máximo admissível de 20% na rotação do motor principal. Ou seja, após usar a energia, a rotação do volante cai no máximo 20%.

 

Para realizar o dimensionamento das dimensões do volante precisamos considerar:

 

• Energia desejada para a prensa mecânica;

 

• Rotação do volante (eixo de acionamento principal) na velocidade mínima de trabalho da prensa;

 

• Queda de no máximo 20% da rotação do volante ao utilizar a energia desejada.

 

 

O último passo é dimensionar a potência do motor principal da prensa.

 

Durante o trabalho com a prensa, a função do motor é repor a energia gasta pelo volante em cada ciclo. O caso mais crítico é na maior velocidade de trabalho da prensa, que no nosso exemplo é de 25 gpm. 

 

 

 

 

Considerando a maior velocidade de trabalho da prensa iremos determinar o tempo para percorrer o ângulo β.

 

Utilizando a energia da prensa e o tempo necessário para repor a energia no volante podemos calcular a potência do motor elétrico.

 

Concluindo, o dimensionamento de uma prensa mecânica parte da força nominal da máquina no seu ponto de aplicação, que é definido nos dados técnicos.

 

 

 

 

 

*Natal Pasqualetti Neto é engenheiro mecânico pós-graduado em Automação Industrial pelo Centro Universitário FEI (São Bernardo do Campo, SP). Sócio Proprietário da NATAL Treinamento e Consultoria – www.natal.eng.br.

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