As 4 Revoluções Industriais e Seus Processos de Fabricação
Você começará a conhecer, agora mesmo, a saga dos últimos 300 anos de história! Período em que ocorreram as 4 Revoluções Industriais.
Esta Aventura Incrível mostra o quanto conseguimos alcançar com a coragem, inovação e condições externas favoráveis.
Você verá também como a engenharia mecânica foi – e continua sendo – essencial para as revoluções industriais!
Você sabe que hoje estamos vivendo a quarta Revolução Industrial. Apontada por alguns especialistas como a mais impressionante de todas.
E para você entender o momento atual nada melhor do que compreender como as outras três revoluções impactaram o mundo e, principalmente, a engenharia.
Eu quero destacar também que foi um enorme prazer estudar esse período tão rico de nossa história e “conectar os pontos” identificando como Engenheiros e Inventores mudaram literalmente o mundo.
Você e eu começaremos agora nossa “viagem no tempo”!
Primeira revolução industrial (A Revolução das Máquinas)
A primeira revolução industrial começou em meados do século XVIII e, na minha visão, teve como alicerce o trabalho de três homens:
- James Watt: engenheiro mecânico escocês que inventou o motor a vapor (motor de combustão externa) em 1767.
- Adam Smith: economista e filósofo escocês que publicou o livro “A Riqueza das Nações” em 1776.
- Joseph Marie Jacquard: tecelão e comerciante francês que construiu o primeiro tear programável em 1804.
Para mim James Watt representa a ENGENHARIA. Lembre que no início do século XVIII o homem dependia de sua própria força e da força de animais, geralmente cavalos e bois, para realizar o trabalho mecânico, além de moinhos de água, para moer trigo e outros cereais, e Moinhos de Vento.
Ao disponibilizar o motor a vapor para as pessoas Watt deu um grande impulso tecnológico para a humanidade.
A queima do carvão com o objetivo de transformar energia térmica (vapor d’água aquecido) em energia mecânica foi liderada pela Inglaterra considerada o berço da Revolução Industrial.
Logo outros países seguiram a Revolução Industrial como: Alemanha, França, Itália, Suécia, Estados Unidos e Países Baixos (Holanda e Bélgica).
Em poucas décadas houve grande êxodo rural, aumento da produção, elevação dos salários dos trabalhadores urbanos e, consequentemente, aumento da qualidade de vida.
Londres era a capital financeira Mundial por conta de liderar esses benefícios no século XVIII.
James Watt, Adam Smith e Joseph Marie Jacquard
De James Watt, por tudo que ele fez, destaco o aumento da importância da ENGENHARIA, como fonte de prosperidade para as nações.
Também gostaria de compartilhar com você uma célebre frase de Adam Smith:
Não é da benevolência do padeiro, do açougueiro ou do cervejeiro que eu espero que saia o meu jantar, mas sim do empenho deles em promover seu “auto-interesse”.
Em outras palavras, o Livre Mercado estimula a competição entre as empresas, o que promove o aumento da qualidade dos produtos, concomitantemente com a diminuição de preços, além de aumentar o salário médio devido à escassez de trabalhadores.
Isto permitiu que as pessoas comuns acessassem produtos que antes eram privilégios apenas dos nobres e mais ricos.
Adam Smith contribuiu, em minha opinião, com a VISÃO correta para que o desenvolvimento acontecesse.
A contribuição de Joseph Jacquard, por sua vez, foi com a AUTOMAÇÃO, no momento que provou que as máquinas podiam ser programadas. Este foi um feito único na história da humanidade!
Seu Tear Programável fez tanto sucesso que 11.000 deles eram utilizados, somente na França, em 1812.
Tear Programado com 24.000 Cartões Perfurados (clique na imagem)
O somatório desses fatores ( ENGENHARIA + VISÃO + AUTOMAÇÃO ) revelou um Mundo Novo para a humanidade.
Mecanizações Iniciais das Revoluções Industriais
É claro que nesse período a abundância de capital, a adoção do capitalismo e a segurança do mercado de patentes incentivaram os inventores, embora muitas patentes fossem pirateadas na época, principalmente em períodos de guerra.
As Mecanizações da época foram inúmeras, sendo as principais:
Têxtil: tanto a máquina de fiar, que transforma fibras de algodão em fios, quanto o Tear Programável que entrelaça os fios para formar os tecidos.
Movimentação de Cargas e Máquinas: propulsão de Moinhos, Tornos, Foles de Fundições, além de transportar água e cargas de Minas de carvão e minério de ferro.
Transporte: barco e locomotiva a vapor.
Este foi o primeiro grande salto para a prosperidade das nações por intermédio da indústria, mas outros saltos aconteceriam, tão ou mais espetaculares que o primeiro, e novos líderes assumiriam o protagonismo das inovações.
Em resumo, a primeira revolução industrial usava:
- A primeira máquina programável (Tear de Jacquard).
- A queima de carvão para gerar vapor d’água e transformar energia térmica em energia mecânica.
- O comando e controle que se resumiam apenas em acender e apagar o fogo da caldeira além do uso de válvulas rudimentares.
Processos de fabricação da primeira dentre as 4 revoluções industriais
1) Torno Mecânico:
1.1) Surgimento do Torno Mecânico
O torno mecânico é considerado a máquina-ferramenta “Mãe de todas as máquinas-ferramenta”.
Isso se justifica pois, além da operação de tornear, o torno mecânico vem sendo adaptado ao longo do tempo para realizar inúmeras outras operações como: furar, fresar, mandrilar, roscar, cortar, etc.
Estas operações inicialmente realizadas no torno mecânico deram origem a outras máquinas especializadas em cada operação.
Eu tenho um forte vínculo com o torneamento pois, dos 14 aos 16 anos de idade, fui aluno do SENAI e me formei em tornearia mecânica.
Alguns anos depois, já Engenheiro Mecânico formado, fui instrutor do Centro Tecnológico de Mecatrônica em Caxias do Sul / RS (atual Instituto SENAI de Tecnologia em Mecatrônica), ensinando torneamento CNC, mas isto é uma história para a terceira revolução industrial.
Voltando ao torno mecânico tradicional eu gostaria de destacar que o torneamento rudimentar é feito pelo menos desde 1300 antes de Cristo no Egito antigo.
Com a primeira revolução industrial o torneamento passou por várias melhorias.
Até meados do século XVIII era comum o torno de vara, onde a peça era girada mecanicamente pela vara e a ferramenta era pressionada manualmente contra a peça.
Como as máquinas de costura eram acionados por um pedal.
1.2) Evolução do Torno Mecânico
Em 1772 foi criado um torno mecânico para Furação de canhões. Isto foi as vésperas de eclodir a Guerra de Independência dos Estados Unidos contra a Inglaterra.
Além de conectados a rodas d’água foram conectados a motores a vapor em 1775.
A evolução do torno continuou e em 1797 ganhou o carro para avanço transversal e suporte para ferramenta.
Em 1800 começaram as tentativas mais promissoras de criar rosqueamento-padrão.
Isso permitiria que as peças mecânicas fossem intercambiáveis, pois até então cada peça era única e não podia ser substituída rapidamente por nenhuma outra. Isto dificultava e atrasava a manutenção de armas e equipamentos.
Peças intercambiáveis viabilizariam a produção em massa, o que baratearia os produtos, uma vez que o custo de setup e outros ficariam diluídos em uma grande produção.
Em 1820 criaram o Torno Copiador. Muito usado para copiar a forma geométrica exata de cabos de armas.
O Torno Copiador reduziu uma operação de algumas horas para menos de meia hora.
O padrão de roscas Whitworth, usado até os dias atuais, foi criado em 1841.
O torno revólver, com suas múltiplas ferramentas, foi criado em 1845 e acelerou a produção, pois bastava “engatilhar” a ferramenta correta que já estava montada previamente no porta-ferramentas.
Durante os 100 anos da primeira revolução industrial o torno mecânico evoluiu de maneira impressionante!
2) Fresadora Mecânica:
As primeiras ferramentas (fresas) foram criadas em 1780, mas a primeira máquina considerada uma fresadora surgiu em 1818.
Já em 1820 acoplaram a fresadora a uma roda d’água e, posteriormente, ao motor a vapor.
Em 1830 a fresadora começou a utilizar um porta-ferramenta.
As fresadoras foram tão bem sucedidas que acabaram substituindo as plainas, inclusive as plainas limadoras, uma vez que as fresadoras são mais eficientes que as plainas, pois operam menos tempo em vazio. Em quase todo o tempo a fresa está em contato com a peça e produzindo cavacos.
Em 1848, já no final da primeira revolução industrial, foi criada a primeira fresadora Universal.
Uma curiosidade desse período é que a Inglaterra restringiu o acesso dos Americanos as suas máquinas, na intenção que evoluíssem lentamente na tecnologia das máquinas operatrizes.
O efeito foi justamente ao contrário! Fez com que importantes invenções do século XIX fossem desenvolvidas nos Estados Unidos, principalmente após a guerra civil americana.
No final do século XIX os americanos tinham máquinas melhores e menores do que as grandes e antigas máquinas operatrizes inglesas.
Aproveitaram também que a Inglaterra estava ocupada com as batalhas napoleônicas e começaram o movimento para tornar-se a Nação mais desenvolvida do mundo ainda no século XIX.
3) Esmeril:
Os rebolos de esmeril propiciam a usinagem mais precisa entre todas as máquinas operatrizes.
Em 1825 já utilizavam rebolos de esmeril ligados com laca.
Já em 1837 começaram a usar cristais de alumina e saiu a primeira patente de esmeril.
No final da primeira revolução industrial, em 1850, começaram a utilizar rebolos com liga mineral (oxicloreto de magnesita).
4) Plaina Mecânica:
As primeiras ideias sobre a plaina mecânica brotaram em 1750 na França.
Por volta de 1810 existiam vários fabricantes de plainas de mesa (a peça faz o movimento de corte).
Em 1839 criaram a plaina limadora onde a ferramenta é que faz o movimento de corte.
5) Soldagem:
Começou a dar os primeiros passos no início do século XIX.
Em 1801 descobriram o fenômeno do arco elétrico.
Em 1836 descobriram o acetileno.
6) Furadeira:
Usada pelo menos a partir de 500 A. C. Alguns arqueólogos afirmam que a Furação era feita no Egito 2000 anos antes de Cristo.
Em 1751 desenvolveram brocas com materiais mais resistentes ao desgaste e a quebra.
7) Serra mecânica:
É a máquina operacional mais simples.
Em 1750 já utilizavam a serra alternativa e em 1800 começaram a utilizar a serra circular (de disco).
A serra de fita começou a ser fabricada por volta de 1840.
8) Laminadores:
Tem origem rústica em 600 A. C. Alguns atribuem a sua invenção a Leonardo da Vinci.
Antes dos laminadores as chapas metálicas eram forjadas.
Os laminadores produziam de 10 a 20 vezes mais chapas metálicas que as forjas a martelo no mesmo intervalo de tempo.
Em 1720 já produziam folhas de aço e em 1759 a patente foi obtida na Inglaterra.
Já em 1766 fizeram a laminação em tandem e em 1783 usaram rolos ranhurados pela primeira vez.
Em 1820 fizeram o laminador ferroviário para laminar os trilhos dos trens.
9) Trefiladora:
No século XIII fabricavam fios metálicos com arraste manual.
Em 1568 surgiu a primeira fábrica de produção de fios metálicos. Todos com fabricação (tração) manual na época.
Além de arames fabricavam, em 1850, barras metálicas finas com máquinas trefiladoras.
10) Extrusora:
Em 1797 o inglês Joseph Bramah patenteou a primeira máquina para extrusão de tubos de chumbo e outros metais maleáveis.
Em 1820 usaram uma prensa hidráulica para extrudar os tubos de chumbo.
Já em 1845 fabricaram a primeira extrusora de borracha.
É interessante notar que o inglês Brahma era um “inventor serial”, pois, além de patentear a primeira extrusora fez em:
– 1793 máquina para produção de cerveja
– 1795 prensa hidráulica
– 1796 veículo para combater incêndios
– 1806 impressão de notas de dinheiro com número seriados
Entre outras inúmeras invenções.
A Grande Exposição
Chamada em inglês de Great Exhibition of the Works of Industry of all Nations aconteceu em 1851 em Londres.
Foi a primeira exposição internacional da indústria. O primeiro fórum internacional do mundo moderno.
Em 140 dias recebeu mais de 6 milhões de visitantes. Um sucesso estrondoso!
Saiba mais sobre a Segunda e Terceira Revoluções Industriais no vídeo a seguir:
Se ainda quiser saber mais sobre a Segunda Revolução Industrial Clique Aqui!
