6658 – Tecnologias e Ferramentas – O Cabo de Aço

Um cabo de aço é constituído por dois ou mais fios enrolados lado a lado e ligados, ou torcidos ou entrançados formando um único conjunto.
Em mecânica os cabos são utilizados para o elevação, transporte ou reboque, transmitindo forças mecânicas por tracção.
O cabo como o conhecemos hoje foi inventado pelo alemão Wilhelm August Julius Albert em 1834 tendo por tanto quase 180 anos.
Precisava-se na época um substituto para as correntes utilizadas nas minas de carvão. Como o aumento de profundidade das minas acarretava aumento no comprimento das correntes, o peso próprio das mesmas tornava-se tão grande que eram impraticáveis. Teve então Wilhelm Albert a idéia de trançar arames, o que resultou em pesos bem mais baixos com alta resistência. O cabo é formado então por fios de aço, obtidos por um processo de esticamento, chamado de trefilação. Um conjunto desses fios forma uma perna. Essa é apenas uma parte do cabo, pois um conjunto delas é novamente trançado em volta de uma alma, formando então o cabo final. O primeiro cabo de aço era formado por 3 pernas, cada uma por 4 arames sem uma alma. Seria, na linguagem usada hoje, um 3×4 compacto.
Os arames tinham um diâmetro de 3,5mm e uma resitência à tração de 520N/mm². Para padrões de hoje seriam arames fracos pois trabalha-se com quase 4 vezes esse valor mas os cabos cumpriram sua obrigação muito bem e mostravam-se perfeitamente capazes de substituir correntes neste uso. Os arames e as pernas eram torcidos para o mesmo lado. Hoje chamaríamos de torção “Lang”.
Evoluiu o cabo com a descoberta que o número ideal de pernas seria 7, sendo uma delas a alma, porque poderiam ser todas do mesmo diâmetro e mesma formação (número de arames).Mais tarde descobriu-se que a alma poderia ser substituida por uma corda de fibra natural (canhamo, sisal, juta e algodão) que por sua vez poderia ser lubrificada. A fibra + lubrificante aumentavam consideravelmente a flexibilidade e performance do cabo. Estava-se, ao mesmo tempo, colocando mais camadas de arame nas pernas. A formação clássica de 7 fios era coberta com mais 12 dando uma perna que chamaríamos hoje de 19 fios “standard” ou “M “ (múltiplas operações), muito mais flexível e fácil de usar.
Até então os cabos eram feitos com pernas de mesmo diâmetro, assim como cada perna de arames de mesmo diâmetro. Para aumentar a flexibilidade punha-se camada em cima de camada: 7+12+18 etc…
Foi aí então que os norte-americanos começaram a melhorar os métodos de produção e descobriram que poderiam usar arames de diferentes diâmetros e torce-los de uma só vez com o mesmo passo ( comprimento do hélice que forma o arame depois de torcido). Descobriram também serem esses cabos muito melhores, uma vez que o cruzamento dos arames nas torções M com diversos passos não existia mais e os mesmos não se auto-destruiam. Daí apareceram as formações Seale, Warrington e Filler, que existem e são usadas até hoje. As modernas, são praticamente todas combinações dessas três.
Impossível imaginar-se a vida moderna sem o cabo de aço. Edifícios não existiriam, pois são os cabos que nos levam aos andares mais altos. Carros teriam que ser totalmente repensados pois cabos aceleram, debreiam, freiam, abrem e fecham janelas, abrem e fecham capô e porta-molas, fixam cintos de segurança no chassis, medem nível de óleo no cárter, movem retrovisores entre outros. A indústria petroleira sem cabos para, pois seus enormes pesos jamais poderiam sem eles ser içados ou movidos. Portos parariam suas operações e industrias ficariam impossibilitados de mover seus cada vez mais pesados materiais. Operações médicas sofisticadas (instalação de catéter, manipulação robótica) não seriam mais realizadas, inclusive algumas fixações protéticas. A agricultura sofreria (irrigadores, silos e escovas) e a construção civil com gruas, elevadores de todos os tipos não seria a mesma.
Cabos de aço são feitos de arames, que por sua vez são obtidos por um processo de esticamento ou trefilação. O produto siderúrgico de partida é o fio máquina; alambrón (espanhol), wire rod (inglês), Walzdraht (alemão); que por sua é produzido pela laminação a quente de palanquilhas ou palancas, um lingote de aço na qualidade e peso desejdos.
Os teores de carbono variam e cada fabricante escolhe de seu jeito. De 0,3% a 0,8% usa-se tudo, sendo que o forte está entre 0,60% a 0,80%.
O teor de manganes gira ao redor de 0,60% e Fósforo + Enxofre juntos não deveriam exceder 0,3% para termos um arame maleável.
Alguns fios-máquinas podem conter pequenos percentuais de cobre. Os cabos Inox são feitos de arames autênticos das ligas Aisi que começam com o nº 3 e são em consequência todos de baixo carbono.
Elos indicam o número de pernas, o número de fios (e como estão distribuídos nas pernas), o tipo de alma (a parte de dentro do cabo, que não se vê) e eventuais compactações de perna ou cabo assim como eventuais plastificações. Exemplo: 6 x 25F X AF
O primeiro número indica o número de pernas do cabo no exemplo são 6, que é o mais usual. O 2º número indica o nº de fios que compõe a perna, no cabo são 25. A letra F vem do inglês “FILLER” que significa enchimento e indica a maneira como os arames estão distribuidos nas pernas. No caso, indica a existência de arames “filler” ou de enchimento. Os 25 arames estão então dispostos neste caso:
01 arame central
06 arames em volta do central
06 arames filler
12 arames formando a capa da perna
_______
25
O último caracter define a alma AF significa alma de fibra, que pode ser fibra natural ou artificial.
Exemplo 2: 8 x 36 WS x AACi Serão oito pernas, cada uma com 36 arames, distribuídos de forma “WARRINGTON SEALE” ou 1 + 7 + (7+7) + 14 e mais uma “alma de aço, cabo independente “. A alma é então um cabo feito à parte.

Quanto mais pernas e quanto mais fios tem um cabo, mais flexível ele é e vice-versa. 8 x 25 é mais flexível que 6 x 25, que é mais flexível que uma cordoalha 1 x 19. Existem situações que o exigem mais rígido. Não é certo, portanto ser um cabo mais flexível “melhor” que um mais rígido. Tudo depende do que se quer fazer com ele. Cabos que enrolam e desenrolam todo o tempo em talhas, pontes-rolantes e guinchos costumam ser dos mais flexíveis, tipo 6 x 36 e similares. Cabos que sofrem grande abrasão tem que ter os arames da capa mais espessos, por exemplo do tipo Seale. Cabos estáticos duram mais quando são mais rígidos. A maior parte deles, no entanto, vai acabar tendo uma função dinâmica, enrolando e desenrolando. Aqui diâmetros de tambores tem influência grande na longevidade. Se tornarmos “d” como diâmetro do cabo e “D” como diâmetro do tambor, admite-se hoje como D/d = 30 um fator confortável para as construções 6 x 36 e similares. O mesmo vale para polias em que o cabo fará 180º ou mais. Exagerar o diâmetro das polias acarreta em grande aumento de custos. Exagerar na flexibilidade do cabo idem. Trabalha-se na prática com um ótimo entre custo de fabricação e durabilidade dos cabos.

É evidente que, quanto mais grosso um cabo, mais ruptura tem e vice-versa. Mas o cabo também é tão resistente quanto o são seus arames. E esses podem ser fabricados com resistência bem diferente para um mesmo diâmetro, podem ser 5 ou mais vezes mais resistentes , dependendo do teor de carbono e do processo de trefilação. A medida de resistência dos arames é N/mm² ou seja, quantos Newton uma seção de arame de 1 mm² suporta. Ainda nos anos 60 e 70 era comum 1570 N/mm² para cabos galvanizados e 1770 para cabos claros (ou polidos, como chamam no Brasil).
Os cabos de aço para uso geral no Brasil são regidos pela NBR-ISSO 2408 mais posteriores Resoluções Inmetro criando o Programa de Avaliação da Conformidade, de caráter compulsório, conforme regulamento aprovado pela Portaria Inmetro n.º176, de 16 de junho de 2009, que proibiram o uso de construções consideradas perigosas, limitaram outras a diâmetros menores e introduziram o uso obrigatório de fitilho interno identificador do fabricante ou importador, nacionais. Cabos de aço para uso muito específico (elevadores de passageiros, petróleo, pesca entre outros) não estão incluídos nesta norma por terem outras internacionais próprias. Tampouco cabos muito finos.
Na Europoa as normas para cabos e afins, como acessórios, polias, laços etc, estão descritas no DIN Livro 59, 8ª edição, que contém todas normas EN

Se em uma ponta ao menos do cabo de aço fazemos um olhal ou alça, tem-se um laço. Este olhal pode ser feito normalmente, com trançados (tem mais que um) especiais ou mecanicamente. O que mais se usa no Brasil é um misto dos dois começando-se com um trançado manual chamado “flemish eye” e acabando com uma prensagem com alumínio ou aço.

6503 – Mecanica – Os Rolamentos

Rolamento em corte

Veja aqui, detalhe por detalhe…

Você já se perguntou de que maneira objetos como patins e motores elétricos giram tão fácil e silenciosamente? A resposta pode ser encontrada em um mecanismo pequeno e elegante chamado rolamento.
Os rolamentos tornaram possíveis muitas das máquinas que nós usamos todos os dias. Sem os rolamentos, teríamos que trocar freqüentemente peças que se desgastariam com o atrito. Neste artigo do Mega, aprenderemos como os rolamentos funcionam, quais os diferentes tipos existentes e seus usos mais comuns, além de
explorarmos outros usos interessantes dos rolamentos.

Mecânica é pura Física
O conceito por trás de um rolamento é bastante simples: as coisas rodam melhor do que deslizam. As rodas de seu carro são como grandes rolamentos. Se você tivesse algo como esquis no lugar das rodas, seu carro teria muito mais dificuldade em andar nas estradas.
Isto porque quando as coisas deslizam, o atrito entre elas causa uma força que tende a deixá-las mais lentas. Porém, se duas superfícies puderem girar uma sobre a outra, o atrito será muito menor.
Normalmente, os rolamentos têm que lidar com dois tipos de cargas: radial e axial. A grosso modo, a força radial é a que se estende ou se move de um ponto central para fora e a força axial é a que se estende ou dissipa através de um eixo central. Dependendo de onde os rolamentos são usados, talvez tenham cargas radiais, axiais ou uma combinação de ambas.

Rolamentos de esferas, são provavelmente o tipo mais comum de rolamento. Eles são encontrados em todos os lugares, de patins a discos rígidos. Estes rolamentos podem suportar tanto cargas radiais como axiais e normalmente são encontrados onde a carga é relativamente pequena.
Em um rolamento de esferas, a carga é transmitida da pista externa para a esfera e da esfera para a pista interna. Sendo uma esfera, o único contato com as pistas interna e externa é um ponto muito pequeno, o que propicia uma rotação muito suave. Porém, isto também significa que não existe muita área de contato que suporte a carga, de modo que se o rolamento sofrer sobrecarga, as esferas podem se deformar ou ser esmagadas, destruindo o rolamento.
Os de rolo, são utilizados em aplicações como correias transportadoras, que devem suportar grandes cargas radiais. Nestes rolamentos, o elemento deslizante é um cilindro, de forma que o contato entre a pista interna e a externa não é um ponto, mas uma linha. Isso distribui a carga sobre uma área maior, permitindo que o rolamento suporte muito mais carga do que um rolamento de esferas. Entretanto, este tipo de rolamento não é projetado para agüentar uma grande carga axial.
Uma variação deste tipo de rolamento, chamada de rolamento de agulha, usa cilindros de diâmetro muito pequeno. Isso permite que o rolamento se ajuste a lugares muito apertados.
Os rolamentos de rolos cônicos são usados em eixos de rodas de carros, onde eles são normalmente montados em direções com faces opostas de modo que possam agüentar cargas axiais em ambas as direções.

Rolamentos de Alta Tecnologia
Rolamentos magnéticos
Alguns dispositivos de velocidade muito alta, como avançados sistemas de armazenamento de energia em volantes, usam rolamentos magnéticos. Estes rolamentos permitem que o volante flutue sobre um campo magnético criado pelo rolamento.
Alguns desses volantes giram a velocidades que excedem 50 mil rotações por minuto (rpm). Rolamentos normais com roletes ou esferas podem fundir-se ou explodir a essas velocidades. Os rolamentos magnéticos não possuem partes móveis, de modo que podem suportar velocidades incríveis.
Rolamentos de rolos gigantes
Provavelmente, o primeiro uso de um rolamento foi quando os egípcios construíram suas pirâmides. Eles colocavam toras redondas sob as pesadas pedras, e assim podiam rolá-las para o local da edificação.
Esse método ainda é usado hoje em dia, quando objetos muito grandes e pesados precisam ser movidos, como por exemplo algumas torres de faróis marítimos.
Edifícios à prova de terremoto
O novo Aeroporto Internacional de São de Francisco usa muitas tecnologias modernas de edificação para ajudar a resistir a terremotos. Uma dessas tecnologias envolve rolamentos gigantes.
Cada uma das 267 colunas que suportam o peso do aeroporto foi montada sobre um rolamento de esfera de 1,5 metro de diâmetro (5 pés). A esfera repousa sobre uma base côncava que está apoiada no solo. Em caso de terremoto, o solo pode se mover 51cm (20 polegadas) em qualquer direção. As colunas que repousam nas esferas se moverão menos do que isto pois elas rolam sobre suas bases, ajudando a isolar o edifício da movimentação do solo. Quando termina o terremoto, a ação da gravidade puxa as colunas novamente para o centro de suas bases.

As Esferas
Se você já rolou em sua mão um par daquelas pequenas esferas metálicas encontradas em um rolamento de esferas, notou como elas parecem perfeitamente redondas e incrivelmente lisas. Você deve ter imaginado como algo pode ser feito com tanta perfeição. É realmente um processo muito bem bolado que começa com um arame metálico e termina com uma perfeita esfera brilhante.
O primeiro estágio no processo é uma operação de conformação a frio ou a quente. Um arame metálico com aproximadamente o mesmo diâmetro da esfera acabada é alimentado através de uma máquina recalcadora. Essa máquina possui uma cavidade metálica com o formato de um hemisfério em cada lado. Ela interrompe a passagem do arame com um golpe, forçando o pedaço de metal a assumir o formato de uma esfera. O processo deixa um anel metálico, chamado rebarba, ao redor da esfera, de modo que as esferas que saem dessa máquina se parecem um pouco com o planeta Saturno.
Em seguida, elas entram em uma máquina que remove a rebarba. Essa máquina rola a esfera entre duas placas de aço muito duras chamadas placas com ranhuras.

Veja como são as tais placas

Uma placa com ranhuras é estacionária e a outra gira. As ranhuras das placas são usinadas para guiar as esferas ao redor de um caminho circular. Você pode ver que uma das placas possui uma seção recortada. É por aí que as esferas entram e saem das ranhuras. Quando a máquina está funcionando, as ranhuras estão completamente preenchidas com esferas. Assim que uma esfera percorre uma ranhura, ela cai em uma seção aberta da placa e bate para um lado e para o outro por algum tempo antes de entrar em uma ranhura diferente. Ao assegurar que as esferas se desloquem por muitas ranhuras diferentes, todas as esferas sairão da máquina do mesmo tamanho, mesmo que haja diferenças entre as ranhuras.

Conforme a esfera se desloca ao longo da ranhura, ela gira e dá cambalhotas, as bordas ásperas se quebram e a esfera acaba espremida em um formato esférico, mais ou menos como quando você rola uma bolinha de massa nas palmas das mãos. Espremer as esferas comprime o metal, o que dá a elas uma superfície muito dura. Porque as esferas são metálicas, essa operação gera muito calor e é necessário jogar água sobre as esferas e as placas para resfriá-las.
As variáveis nesse processo são a pressão que comprime as placas em conjunto, a velocidade com que as placas giram e o tempo que as esferas são deixadas na máquina. O ajuste correto dessas variáveis produzirá consistentemente esferas do tamanho correto.
Depois dessa operação, as esferas podem receber um tratamento térmico. Isso as endurece, mas também altera seus tamanhos. O tamanho das esferas de rolamento deve ser perfeito, algumas vezes com tolerância de milionésimos de centímetro, de modo que mais algumas operações são necessárias após o tratamento térmico.

As esferas passam em seguida por uma operação de retífica. O mesmo tipo de máquina é usada, mas desta vez o fluido refrigerante contém um abrasivo. Elas se deslocam ao longo das ranhuras novamente e são retificadas e comprimidas até suas dimensões finais.
Por fim, elas passam por uma operação de polimento. Novamente, o mesmo tipo de máquina é usado, mas desta vez as placas são feitas de um metal mais mole e a máquina usa menos pressão para comprimir as placas em conjunto. Além disso, a máquina usa uma pasta de polimento ao invés de um abrasivo. Esse processo dá às esferas uma superfície perfeitamente lisa e brilhante, sem remover nenhum outro material.
A última etapa no processo é a inspeção. As esferas são medidas com maquinário muito preciso para determinar se elas atendem às tolerâncias requeridas. Por exemplo, a Associação dos Fabricantes de Rolamentos Anti-Atrito nos EUA (AFBMA – Anti-Friction Bearing Manufacturers Association) possui um conjunto de classes de tolerância para as esferas de rolamento. Uma esfera de classe de tolerância três deve ser esférica dentro de 3 milionésimos de uma polegada (ou 0,00008 mm) e o diâmetro deve ser exato dentro de 30 milionésimos de uma polegada, ou 0,0008 mm. Isso significa que em uma esfera de 10 mm de classe de tolerância 3, o diâmetro deveria estar entre 9,9992 e 10,0008 mm e o menor diâmetro medido da esfera deverá diferir no máximo 80 milésimos décimos de milésimos de milímetro em relação ao maior diâmetro.
Os fabricantes usam um processo semelhante para fazer balas de armas de pressão, esferas plásticas para rolamentos e até as esferas plásticas usadas em desodorantes roll-on.

6438 – Mega Techs – É possível copiar a tecnologia do Homem de Ferro?

Inspirado pelo personagem Tony Stark, um rapaz fanático pelo super-herói Homem de Ferro criou uma tecnologia semelhante àquela usada por ele em sua armadura, especificamente na luva, para atacar os inimigos.
Patrick Priebe, criou um repulsor de energia, utilizando-se de 1.000 miliwatts que, direcionado, pode acender, em três minutos, um palito de fósforo, ou até cegar uma pessoa, caso a mesma não esteja utilizando óculos de proteção. A estrutura do repulsor fica presa à mão de quem a utiliza, mas ainda não foi feito um protótipo na forma de luva, como usado pelo Tony Stark.
Ele declarou ter feito tudo sozinho e demorado apenas duas semanas para montar o seu protótipo, incluindo todo o projeto elétrico e a estrutura mecânica do repulsor.
Patrick promete que, na segunda versão do seu repulsor, ele será bem mais potente do que o primeiro. Vamos ver quando ele conseguirá criar a tecnologia a ponto de derrubar uma parede.

Armaduras de Ferro

Quem é que não ficou louco de vontade de possuir uma armadura poderosa ao ver os primeiros protótipos construídos por Tony Stark? Trata-se de armas integradas aos braços, jatos propulsores nas pernas e canhões de prótons que podem ser acessados para derrotar as monstruosas forças do mal.
A verdade é decepcionante nesse ponto. Não há tecnologia suficiente (nem previsão para isso em um futuro próximo) para a construção de uma armadura grande, pesada e resistente que permita a mobilidade e o armazenamento dos recursos existentes nas Mark (Armaduras do Homem de Ferro).

É claro que o mundo não está completamente parado em relação a isso. Os exoesqueletos mecânicos são as tecnologias reais mais próximas de uma armadura Mark. Hoje eles podem aumentar a força física dos seres humanos em aproximadamente cinco vezes, mas ainda demandam muita bateria e não dão a mobilidade necessária para combates corpo a corpo.

Exoesqueletos podem carregar armas pesadas, como metralhadoras e fuzis, sem problemas, visto que suportam grandes pesos com facilidade. Isso ainda está muito longe de armas de disparo hiper-rápido como as metralhadoras das indústrias Stark acopladas às armaduras, mas é fato que a possibilidade não está tão longe quanto muitos imaginam.
Os principais problemas dessas armas estão na dificuldade de serem criados mecanismos de controle que permitam os disparos e a movimentação do exoesqueleto sem interferências, assim como algo que não potencialize o risco de erro humano, muito comum em situações de estresse alto, como o causado pela situação de combate.

O que já existe há algum tempo e é muito utilizado pelas armas de Tony Stark são as miras automáticas. Miras de infravermelho são utilizadas para disparos noturnos até hoje, e já existem também armas com rastreamento de calor e mísseis com alvo computadorizado ou controle remoto.

Canhões de plasma

Das mãos do Homem de Ferro, além dos jatos propulsores, também saem disparos de um canhão de plasma integrado. Esses canhões permitem virtuosos ataques contra os inimigos que ousam interferir no caminho de Tony Stark ou de qualquer um que esteja próximo a ele.
Hoje, pesquisadores militares buscam formas de conseguir colocar tecnologias baseadas em plasma bélico em prática. Também são estudados projetos que consigam transformar o plasma em energia para mover motores com maior aproveitamento.

Jatos propulsores

Nas pernas e mãos da armadura de Tony Stark existem alguns jatos propulsores que, utilizando energia gerada pelo reator ARC, podem movê-lo para onde ele quiser em velocidades absurdas. O controle computadorizado permite também que Tony faça manobras muito ágeis rapidamente, mesmo no ar.
Se há alguma tecnologia semelhante a essa na atualidade, ela está nos jetpacks. As “mochilas voadoras” fazem com que seus pilotos se desloquem no ar, mas ainda por poucos metros, pois a fonte de combustíveis é muito limitada. Além disso, o controle não é muito seguro ainda, o que pode causar acidentes graves se o piloto tiver alguns segundos de descuido.

Reator particular

Para manter a energia responsável pela alimentação das armaduras do Homem de Ferro, Tony Stark criou um dispositivo que realiza fusões a frio. É o famoso reator ARC que fica no peito do herói metálico e origina todo o poder utilizado por ele para enfrentar os inimigos e também para voar pelos céus com os jatos propulsores.

Se você está pensando em construir um reator atômico e colocá-lo no seu peito para virar um super-herói, ainda é cedo demais. A fusão fria utilizada pelo elemento paládio ainda não é muito segura e a energia liberada por ela poderia causar explosões enormes em qualquer lugar que fosse utilizada.
Outro ponto que afasta os humanos reais do reator ARC é a questão legislativa. Para se fazer experimentos com fusão de elementos químicos é necessário possuir laboratórios preparados para isso. Tony Stark faz suas experiências em locais inapropriados, que nem mesmo possuem temperaturas que possibilitam estabilizações emergenciais.

Jarvis

Nas histórias em quadrinho, Jarvis é um mordomo e conselheiro de Tony Stark (muito parecido com Alfred de Bruce Wayne), mas nos cinemas ele ganhou formas eletrônicas para ser o computador pessoal do protagonista. Possuindo uma inteligência artificial incrível, Jarvis pode até mesmo raciocinar independentemente dos comandos de seu dono.
Casas com modernos sistemas de controle remoto para vários ambientes, daqueles que são utilizados para acender lareiras, ligar televisão, modificar as luzes e controlar o sistema de som, por exemplo, são os modelos reais mais próximos do “mordomo”. Já estão sendo vistos os primeiros passos de um gigante computador como Jarvis, a diferença é que neles não há inteligência artificial.

Ainda não existe uma máquina capaz de raciocinar completamente sozinha e ainda interferir na dinâmica de quem está à sua volta, como faz Jarvis. O que já existe são robôs que interagem com pessoas e desempenham funções humanas, ainda muito limitadamente. Até que um ser cibernético similar ao melhor amigo de Tony Stark seja desenvolvido ainda vão muitas décadas de pesquisa.
Após ser infectado pelo próprio reator, Tony Stark precisa desenvolver um elemento que não seja nocivo à saúde. Com a ajuda de Jarvis, ele consegue realizar o processo com o auxílio de um aparelho similar a um acelerador de partículas. Por utilizar materiais instáveis, ele acaba destruindo parte de sua mansão.

O LHC (acelerador de partículas) permite a fusão de algumas moléculas que não podem ser fundidas em condições ambientes, mesmo assim ainda há muita coisa que se limita à teoria devido à instabilidade dos elementos e a incerteza dos resultados que são gerados por isso.

O capacete

No capacete de Tony Stark, uma série de informações são colocadas à disposição, sendo projetadas diretamente no visor do herói. Esses dados dão dicas de distância dos inimigos e outros elementos, velocidade de voo, altura e vários outros dados de suma importância para o desempenho do heroísmo.
Se você pensa que isso nunca será possível, precisa imaginar o mundo fora de um capacete, nos para-brisas dos carros. Com a tecnologia atual, vários conceitos de carros já começam a ser criados com o sistema HUD (Head-up Display), o mesmo utilizado em aviões, para colocar no vidro informações que antes eram disponibilizadas no painel.

Em muitas cenas do laboratório secreto de Tony Stark, o herói aparece experimentando pedaços virtuais da armadura com o auxílio de hologramas táteis. Esse recurso permite que ele faça ajustes em tamanho, potência e design da armadura sem que seja necessário criar o material fisicamente.
Por mais que a holografia tátil esteja longe da realidade atual, já é possível utilizar aí mesmo no seu computador um recurso que o Homem de Ferro usa. Trata-se da realidade aumentada, tecnologia que surgiu há pouco e já permite que os usuários interajam com os computadores sem muita dificuldade.

6048 – Forno para Metais – Séc. 4 a.C.

Os chineses foram o primeiro povo a fabricar ferramentas como machados e serrotes. Seu segredo era este forno, que permite derreter qualquer tipo de metal. No século 11 d.C., a indústria do ferro chinesa passou a usar carvão mineral em vez de vegetal para alimentar os fornos (e com isso poupou florestas inteiras). Atualmente, um grande forno industrial chega a produzir mais de 8 mil toneladas de ferro líquido por dia.

Um forno de coque é um equipamento usado para a produção de coque, que é derivado do carvão. A mistura e o aquecimento do carvão betuminoso em temperaturas que variam de 1.000 a 2.000 graus Celsius dentro do forno de coque produzem o subproduto de coque. Por isso, forno de coque é uma parte crucial do processo de produção de coque.

O coque é um resíduo sólido de material carbonáceo queimado. Ele também contém uma pequena quantidade de cinzas e enxofre. O coque pode ser usado como combustível ou como um agente redutor nos altos-fornos usados para a fundição do minério de ferro. É geralmente considerado um dos três materiais fundamentais para a produção de ferro, que é então usado para fazer aço, geralmente em combinação com calcário e minério de ferro. Os gases do forno de coque podem também ser empregados como combustível.
A maioria dos fornos de coque de carvão produz carvão por aquecimento em condições controladas. Como a ausência de oxigênio é importante para produzir o coque de melhor qualidade, os tipos de fornos de coque são concebidos como fornos sem ar, ou fornos a vácuo.

6046 – A Forja à Pressão – Entre 6 mil a.C. e 3 500 a.C.

A forja solta um peso contra uma placa de metal para que ela amasse e adquira o formato desejado. Essa invenção permitiu que objetos e utensílios metálicos, até então moldados manualmente com martelo, fossem produzidos com mais agilidade – processo que mais tarde permitiria fabricar carros, aviões e veículos em geral. As forjas modernas, que empregam pressão hidráulica e são usadas para moldar a fuselagem de jatos, chegam a exercer 50 mil toneladas de pressão.

Um pouco +

O aço é muito importante na vida moderna. Automóveis, aviões, navios, linhas de transmissão de energia elétrica, tubulações de água, redes integradas de telefonia, etc., são feitos de aço. Nas casas o aço está presente em larga escala, dos talheres às panelas, passando pelos vergalhões que garantem a estabilidade das construções. Ainda, além da presença direta nos bens duráveis, o aço é vital na construção das máquinas e equipamentos que tornam possível à humanidade, gozar dos benefícios e facilidades conferidos pelos bens de consumo modernos. Desta maneira, fica inconcebível qualquer tentativa de imaginar o mundo moderno sem a presença de um grama de aço. Mais, pode-se dizer que o poderio econômico de uma nação está direta e intimamente ligado com o consumo per capita de aço.

A primeira vez que o homem fez contato com elemento ferro, foi sob a forma de meteoritos, daí a etimologia da palavra siderurgia, cujo radical latino sider significa estrela ou astro(04). O ferro, encontrado em meteoritos, contém normalmente 5 – 26% níquel, enquanto que o ferro produzido artesanalmente continha apenas traços deste elemento, logo, sempre foi muito fácil diferenciar os artefatos feitos a base de ferro oriundo de meteoritos. Os mais antigos artefatos de ferro que se tem notícia são dois objetos encontrados no Egito, um na Grande Pirâmide de Gizé, construída aproximadamente em 2900 A.C., e outro na tumba de Abidos, construída aproximadamente em 2600 A.C.
Por volta do século V A.C. os chineses, que já haviam inventado a roda,
começaram a fabricar o ferro carburado, mais tarde chamado ferro-gusa. Em 221
A.C., o império chinês foi capaz de dominar praticamente todos os reinos
circundantes, graças às suas apuradas técnicas de produção de ferro. Estas são
provas irrefutáveis de como o uso do ferro tem alterado a história ao longo dos
tempos.
Vários processos de obtenção do ferro foram desenvolvidos ao longo do
tempo e usados longamente nas distintas regiões, como o forno de redução
africano (século VI A.C.), o buraco de redução, usado em vários países do
mediterrâneo, o forno de exaustão natural, desenvolvido pelos gregos, entre
outros. Estes tipos de fornos, foram utilizados ao longo dos séculos e na idade
média até o século VIII, quando uma pequena forjaria da Catalunha criou a forja
Catalã, um conceito que pode ser considerado como um dos maiores avanços na
tecnologia de redução de minério de ferro. A primeira forja Catalã tinha uma
cúpula feita de pedras, de seção circular, de aproximadamente 1 metro de altura por 0,76 metros de diâmetro conhecida como cuba, com um bocal inferior conectado a um fole para o suprimento de ar aquecido. O minério era alimentado sobre uma camada de carvão, e sobre ele outra camada de carvão era alimentada,em procedimento muito semelhante ao atualmente usado. A forja Catalã produzia cerca de 160 kg de ferro em cinco horas, enquanto que as técnicas anteriores produziam neste mesmo intervalo de tempo, no máximo 23 kg. A forja Catalã dominou a produção de ferro até o século XV.

4011 – Mecânica Industrial – Máquinas – O Torno Mecânico

Um velho modelo de torno muito utilizado

É uma máquina-ferramenta que permite usinar peças de forma geométrica de revolução. Estas máquinas-ferramenta operam fazendo girar a peça a usinar presa em um cabeçote placa de 3 ou 4 castanhas ou fixada entre os contra-pontos de centragem enquanto uma ou diversas ferramentas de corte são pressionadas em um movimento regulável de avanço de encontro à superfície da peça, removendo material de acordo com as condições técnicas adequadas.
É uma máquina operatriz extremamente versátil utilizada na confecção ou acabamento em peças. Para isso, utiliza-se de placas para fixação da peça a ser trabalhada. Essas placas podem ser de três castanhas, se a peça for cilíndrica, ou quatro castanhas, se o perfil da peça for retangular.
Basicamente é composto de uma unidade em forma de caixa que sustenta uma estrutura chamada cabeçote fixo. A composição da máquina contém ainda duas superfícies orientadoras chamadas barramento, que por exigências de durabilidade e precisão são temperadas e retificadas. O barramento é a base de um torno, pois sustenta a maioria de seus acessórios, como lunetas, cabeçote fixo e móvel, etc.
Esta máquina-ferramenta permite a usinagem de variados componentes mecânicos: possibilita a transformação do material em estado bruto, em peças que podem ter seções circulares, e quaisquer combinações destas seções.
Através deste equipamento é possível confeccionar eixos, polias, pinos, qualquer tipo possível e imaginável de roscas, peças cilíndricas internas e externas, além de cones, esferas e os mais diversos e estranhos formatos.
Com o acoplamento de diversos acessórios, alguns mais comuns, outros menos, o torno mecânico pode ainda desempenhar as funções de outras máquinas ferramentas, como fresadora, plaina, retífica ou furadeira.
Pelo desenvolvimento do torno mecânico, a humanidade adquiriu as máquinas necessárias ao seu crescimento tecnológico, desde a medicina até a indústria espacial. O torno mecânico é a máquina que está na base da ciência metalúrgica, e é considerada a máquina ferramenta mais antiga e importante ainda em uso.
O torneamento é a operação realizada pelo torno. Trata-se da combinação de dois movimentos: rotação da peça e movimento de avanço da ferramenta. Em algumas aplicações, a peça pode ser estacionária, com a ferramenta girando ao seu redor para cortá-la, mas basicamente o princípio é o mesmo. O movimento de avanço da ferramenta pode ser ao longo da peça, o que significa que o diâmetro da peça será torneado para um tamanho menor. Alternativamente a ferramenta pode avançar em direção ao centro, para o final da peça, o que significa que a peça será faceada. Frequentemente, são combinações dessas duas direções, resultando em superfícies cônicas ou curvas, com as quais as unidades de controle dos tornos CNC atuais podem lidar por meio de muitas possibilidades de programas.
O torneamento pode ser decomposto em diversos cortes básicos para a seleção de tipos de ferramentas, dados de corte e também para a programação de certas operações. Estamos nos referindo principalmente ao torneamento externo, mas é importante lembrar que existem outras operações mais específicas, como rosqueamento, ranhuramento e mandrilamento.
Extremo cuidado é necessário ao operar este tipo de máquina, pois por ter suas partes giratórias, necessariamente expostas, pode provocar graves acidentes. Você não pode utilizar luvas, correntes, anel, roupas com mangas compridas e folgadas para que não ocorra risco de se machucar. As castanhas necessariamente devem ficar protegidas com anteparos, preferencialmente, transparentes, como policarbonato, e ter um sistema de intertravamento de segurança.
Torno CNC
Máquina na qual o processo de usinagem é feita por Comandos Numéricos Computadorizados (CNC) através de coordenadas X (vertical) e Z (longitudinal).Sua grande vantagem em relação ao torno mecânico é o acabamento e o tempo de produção.
Torno revolver
Torno simples com o qual é possível executar processos de usinagem com rapidez, em peças pequenas[Ex: buchas]
Torno vertical
Usado para trabalhar com peças com um diâmetro elevado;
Torno horizontal universal
Usado para várias funções principalmente em peças de pequeno diâmetro e grande comprimento.

2110-A Aciaria

A gusa de primeira fusão é o produto básico a partir do qual se obtém os diversos tipos de aço, diminuindo-se o teor de carbono e acrescentando-se pequenas quantidades de outros metais. Os 2 processos mais conhecidos são o Siemens – Martin e o Bessemer é um processo bastante antigo e econômico. Atualmente utiliza-se um processo derivado, denominado conversor a oxigênio ou processo LD, que insufla oxigênio puro, em vez de ar. Existem vários outros processos, é claro.
O Ferro E O Aço
A ponte Golden Gate tem 1280 Metros sobre a baía de San Francisco, ma Califórnia e 2825 me tros de comprimento total. Seus pilares são de ferro e os cabos de sustentação, de aço. A metalurgia e a siderurgia são a espinha dorsal dos países industrializados e é um parâmetro para avaliar a evolução econômica dos países subdesenvolvidos. Não existem jazidas de ferro puro, ele é extraído de numerosos minérios, como a hematita, a magnetita, a limonita e a pirita. O que estamos acostumados a chamar de ferro, trata-se de uma liga de ferro e carbono. Tais ligas são conhecidas genericamente como aço. E gusa se a proporção de carbono for inferior a 1,9%, esta chama-se aço, se for maior que 2% recebe o nome de gusa. Sua fabricação é feita em um complexo industrial chamado siderúrgica. As matéria primas consistem em minério de ferro, carvão, fundentes como o cal e o ar. O carvão é utilizado sob a forma de coque que é obtido na própria usina mediante a preparação do carvão mineral na unidade denominada coqueria. As matéria primas são introduzidas no alto-forno e aí transformadas em gusa, a liga de ferro com 2% de carbono. Uma parte é envida á fundição para a fabricação de peças de ferro fundido. Outra parte da gusa é misturada com sucata de aço e eventualmente, com outros metais, transformando-os em aço, com menos de 1,9% de carbono. O aço é remetido para a fundição e para a forja ou laminação, onde são fabricados objetos de diversos tipos : vergalhões para concreto armado, vigas, chapas , barras, cabos, trilhos, tubos, rodas etc. O alto forno é uma torre de material refratário, que não se alteram sobre a ação do calor, tijolos e pedras revestida externamente com chapas de aço de até 40 metros de altura. Podendo funcionar ininterruptamente por anos. O coque entra em combustão e produz o monóxido de carbono, o principal agente redutor, que reage com o minério e permite a liberação do metal, separando-o dos elementos com o qual estava combinado. O ferro fundido misturado com o carbono, é recolhido ao cadinho que se localiza na parte inferior do alto forno, de onde sai através de um conduto denominado furo de corrida. No mesmo cadinho é recolhida também a escória que é uma espécie de massa vítrea que resulta da reação dos fundentes com as impurezas existentes no minério.
Tipos de aço
Existem uma família inteira de ligas denominadas gusa, com diferentes propriedades, bastando variar a quantidade de carbono. Aços especiais são conseguidos se adicionando outros metais a liga. É o caso por exemplo do inoxidável, contendo cromo, níquel e outros metais; há aços de corte rápido, com até 20% de tungstênio, empregados na fabricação de instrumentos de corte; aços de silício, que contém esse elemento num percentual variável entre 2,5 e 4,5% com alta resistência elétrica e baixa capacidade de magnetização. O metal de fusão é derramado em uma forma e aí fica até se solidificar para o resfriamento. No caso de objetos acabados, é necessário realizar depois um polimento para eliminar rebarbas e imperfeições do molde. O metal incandescente é macio e assim pode ser tracionado entre 2 longas séries de cilindros rotativos que lhe dão forma e espessura desejada. No forjamento é dado á liga a forma e dimensões por meio de golpes violentos. Tais podem ser produzidos por um martelo mecânico ou prensa. Esta pode exercer uma pressão de várias toneladas por cm quadrado.

Tecnologia – Como funciona um alto forno?

Trata-se de construção realizada especialmente para fundir e reduzir minérios de ferro tendo em vista a obtenção do metal fundido. Existem também os altos fornos elétricos, aparelho cujo aquecimento faz por arco elétrico, sendo carvão o elemento redutor. É utilizado principalmente em regiões pobres em recursos carboníferos e ricas em energia elétrica. Dentro de tal dispositivo, o calor e os gases redutores necessários, sobretudo o monóxido de carbono. São obtidos pela combustão do coque e pela introdução de ar pré aquecido. Dentro do cadinho é recolhido o gusa com uma escória formada de óxidos não reduzidos e cinzas. É constituído de: boca de carregamento, que é a parte superior por onde se derrama o minério, o coque metalúrgico e o fundente. A cuba, com forma de cone, truncado e onde se efetua a redução do minério, o ventre, parte mais larga do aparelho, onde prossegue a redução, o bojo, onde se completa a redução, anel de ventaneiras, por onde entra o ar quente e sob pressão, o cadinho, na base do aparelho, que recolhe o metal e a escória. A medida entre o topo e a região das ventaneiras é de 22 a 30M, a profundidade do cadinho é de 4 a 6 metros, os diâmetros são respectivamente de 6 a 14 metros para o cadinho e de 5 a 11 metros para a garganta. Há também uma central para a recuperação dos gases, que em seguida são utilizados em parte para acionar as máquinas insufladoras e em parte para o aquecimento dos fornos metalúrgicos.