O Toleranciamento dimensional

Há dias, um formando que estava a iniciar um curso de técnico superior de manutenção perguntou-me: “Os chineses terão algum dia a capacidade executar peças com a mesma “qualidade” que os alemães?”

A minha resposta foi pronta e afirmativa.

Como ainda era a aula de apresentação, ele desconfiou e ficou com algumas reservas… Perguntei-lhe, mas porque razão dúvida? Mais uma vez o formando, que já andava a pensar nesse assunto à algum tempo, respondeu: “Isso é simples, a tecnologia alemã é mais evoluída, daí eles conseguirem obter peças com grande rigor dimensional e geométrico”.

Neste caso a experiência do formando, leva-o a pensar que existem diferenças entre peças que são fabricadas em diferentes pontos do globo e tal até poderá ser verdade. Muito embora nem sempre assim seja. Vamos analisar 2 situações:

1 – O Asiático compra um componente alemão e usa engenharia inversa para efectuar uma cópia do original.

2 – O Asiático recebe o desenho de definição de um componente com toda a informação necessária à realização da peça na prescrição final.

Na primeira situação (que é o que muitas vezes tem sido feito até aos dias de hoje), a peça deverá ser de “qualidade” inferior à segunda. mas porquê?

A resposta resume-se a uma palavra, “Toleranciamento”.

O Asiático que possui o desenho de definição irá conseguir realizar a peça exactamente igual à realizada na Europa. Isto porque sabe exactamente que uma determinada dimensão, forma, acabamento pode variar entre um valor máximo e mínimo e tem em suas posse a quantificação desses valores.

O grande segredo está em saber em que intervalo de valores uma determinada cota poderá ser considerada como aceitável para o bom funcionamento do conjunto. Este estudo, que é realizado pela equipa de desenvolvimento entra em conta com vários factores, como a forma como a peça deverá ser acoplada à outra, podendo ter folga, aperto ou então ficar entre os dois, dando origem a uma incerteza. Factores externos como as condições ambientais, nomeadamente temperaturas, que têm um papel preponderante na escolha correcta da tolerância a aplicar.

Imagine um avião, mais concretamente a asa; para além da flexão brutal a que uma asa pode estar sujeita temos de somar a isso, um gradiante térmico muito considerável. Em terra e quando expostos ao sol, os vários paineis que aluminio que constituem a asa, podem fácimente atingir temperaturas superiores a 50ºC, e quando voa a uns 33000 pés (FL330, cerca de 10km de altitude), atinge os -50 a -60ºC. Isto causa dilatações e contracções que têm de ser levadas em conta quando se corta o material para estes painéis à temperatura ambiente da fábrica, que ronda os 24ºC. Na industria aeronáutica as tolerências são levadas muito a sério.

Na prática, todas as cotas de um desenho acabam por ser toleranciadas, quanto mais não seja pelo toleranciamento geral. Há outras que precisam de um toleranciamento específico, mais cuidado. Essas cotas estão em zonas da peça onde habitualmente interagem outras peças, chamam-se cotas funcionais; podendo ser ter uma tolerancia, ou margem de erro, muito reduzida. Aliás há uma formula muito simples que traduz matemáticamente o que é uma tolerancia.

Tolerancia = (Valor de cota máximo permitido)-(Valor de cota Mínimo permitido)

ou

Tolerancia = (desvios superior)-(desvio inferior)

Com esta “limitação” quem vai produzir a peça devidamente toleranciada, vê-se obrigado a cumprir estes intervalos de valores, garantindo por isso a viabilidade de todas elas ao nível dimensional.

Assim, é perfeitamente possível ao chinês poder produzir uma peça projectada na Alemanha e vice-versa e de forma perfeitamente aceitável. Aqui a questão que se põem são os custos. Uma peça com tolerâncias apertadas é  naturalmente mais cara de produzir, em relação a uma peça que não tem qualquer limitação em termos de tolerâncias.

Por incrível que possa parecer há ainda muita gente que não está sensibilizada para esta realidade, e apenas me referi ao toleranciamento dimensional, e a um nível bastante básico. O objectivo deste texto, não é explicar como se tolerancia, mas porque é que se deve toleranciar.

Conceitos como tolerancia fundamental e desvios são assuntos que serão abordado num texto futuro. Apesar de serem conceitos simples e que a maioria dos técnicos lida no dia a dia há questões que se levantam todos os dias, que tolerancia aplicar neste caso? Será necessário uma tolerancia geométrica? será que devo indicar a rugosidade, estarei a exagerar ou a toleranciar por defeito?

A resposta é de facto mais simples que à primeira vista possa parecer na maioria dos casos.

Tomando como exemplo o desenho que faz parte de um exercício que usei com uma turma de Desenho de Construções Mecânicas.

Trata-se de um veio que suporta uma roda dentada, este por sua vez está apoiado em dois rolamentos autocompensadores.

As zona onde os rolamentos irão ficar, foram alvo de um tratamento cuidado, pois os rolamentos assim o obrigam.

Para poder garantir as tolerancias nessas zonas vi-me “forçado” a diminuir a rugosidade nessas zonas, ou seja, uma coisa acaba por induzir outra.

Neste caso o toleranciamento geométrico não está apresentado, pois era o objectivo deste exercício completar o desenho com esse toleranciamento.

Este veio, apesar de se tratar de uma peça relativamente simples, pode parecer, à primeira vista, complexa dada a abundância de anotações que tem. Todas elas são necessárias para a correcta definição do mesmo.

Com a indicação precisa do material a usar, e com todas as anotações necessárias, posso garantir que este veio iria cumprir a função; sendo produzido ora no ponto A ora no B.

Note ainda a capacidade de síntese do desenho, agora tente descrever todos os processos aplicados, tolerâncias, dimensões e formas por palavras, e rapidamente chegará à conclusão que não é capaz. O desenho técnico, com todas as normas que incluí é, sem dúvida, uma das ferramentas mais poderosas com que podemos contar.  É pena que este domínio técnico esteja a ser relevado para segundo plano, até mesmo pelas escolas técnicas.