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TÉCNICO EM MANUTENÇÃO INDUSTRIAL SISTEMA DE MOAGEM DE PEQUENO PORTE Motor Indução por CA DOURADOS-MS 2019 SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL FATEC - DOURADOS TÉCNICO EM MANUTENÇÃO INDUSTRIAL SISTEMA DE MOAGEM DE PEQUENO PORTE Motor Indução por CA Projeto entregue a instituição de ensino SENAI – Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial, no Curso de Técnico em Manutenção Industrial, na unidade curricular Projeto Integrador, para obtenção do grau de Técnico. Orientador: Prof. Aparecido Ferreira da Silva DOURADOS-MS 2019 SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL FATEC - DOURADOS SISTEMA DE MOAGEM DE PEQUENO PORTE Motor Indução por CA Projeto entregue a instituição de ensino SENAI – Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial, no Curso de Técnico em Manutenção Industrial, na unidade curricular Projeto Integrador, para obtenção do grau de Técnico. Data de Aprovação: Dourados-MS _____/_______/_________ BANCA EXAMINADORA ___________________________________________ Orientador: Aparecido Ferreira Da Silva SENAI – Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial ___________________________________________ Prof. Jorge Murgi Filho SENAI – Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial ___________________________________________ Prof. Ronie Carvalho SENAI – Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial 1. INTRODUÇÃO O projeto integrador é uma estratégia de ensino/aprendizagem cujo objetivo é proporcionar a interdisciplinaridade entre todos os temas/assuntos/bases abordados durante o curso de técnico em mecânica industrial, seu maior objetivo é “articular teoria e prática” utilizando um dos contextos do mundo de trabalho. Inserido neste âmbito, o projeto segue uma linha de desenvolvimento onde são estudados os critérios para uso rural ou industrial em maior dimensão, isto é, são apresentados os principais requisitos para criação e desenvolvimento do mesmo. O sistema de moagem de pequeno porte, está sendo desenvolvido para auxiliar/facilitar a vida do trabalhador, não somente com o foco na produção rural mais também para empresas de pequeno porte, a moagem é o processo no qual os ingredientes são reduzidos em seu tamanho pela força do impacto, corte ou atrito. Isto determinará o tamanho das partículas ingredientes destinados á fabricação de rações que influenciam na digestibilidade dos nutrientes e consequentemente na maximação da resposta pelo animal. Além disso, o tamanho das partículas determina o consumo de energia elétrica dos equipamentos e ainda no rendimento de moagem. Portanto, o controle do processo de moagem é importante. 2. JUSTIFICATIVA Esse projeto visa desenvolver um protótipo de um equipamento de moagem de pequeno porte, para auxiliar nas atividades desenvolvidas por pequenos produtores ou microempresas. A utilização é muito simples e segura, desde que observada as normas de segurança e o comprimento das orientações do manual. Pelo fato de facilitar o trabalho de moagem e executar tal tarefa em pequeno espaço de tempo e segurança, pode se afirmar que sua utilização vem aumentar a produtividade impactando diretamente no produto final resultando maior lucro e comodidade. 3. OBJETIVO Desenvolver um protótipo de um equipamento de moagem de pequeno porte. 3.1. Objetivo Geral Aplicar os princípios da unidade curricular PI (Projeto integrador), na criação de um protótipo de equipamento de moagem de pequeno porte, utilizado na moagem de cereais, com menor custo de materiais maior acessibilidade para produtores e microempresas. 3.2. Objetivos Específicos Tem-se como objetivo especifico deste projeto: Desenvolver todo o conhecimento adquirido no decorrer do curso técnico em mecânica industrial. Realizar todo processo de criação do equipamento desde a seleção de materiais, corte/dobra, soldagem, torneamento, furação, calandramento e ajustagem. Garantir o passo a passo do projeto e o funcionamento do mesmo. 4. DESENVOLVIMENTO 4.1. Moinhos de Martelo Moagem é o nome dado ao processo de redução dos tamanhos de partículas de cereais e de farelos, reduzindo-as ao tamanho desejado para utilização. O Moinho de Martelos de círculo completo caracteriza-se por utilizar duas peneiras, as quais formam um círculo quase que completo na câmara de moagem (isto ao redor do rotor). O padrão de medida de tamanho de partícula é o DGM – Diâmetro Geométrico Médio, com a medida de dispersão DPG – Desvio Padrão Geométrico. Para o cálculo destes indicadores recomenda-se a utilização do aplicativo SOFTGRAN disponibilizado pela Embrapa. A seguir, apresenta-se o DGM recomendado por espécie: Suínos – 500 a 650 μ (mícron) Aves – 800 a 1.000 μ Quanto menor o DPG, mais uniforme é a distribuição e melhor será para o desempenho das aves. Segundo o autor Nir, o DPG aumenta com o aumento do teor de finos. Existe certa controvérsia quando do uso de granulometria mais grossa para aves, pois se tem o paradigma de que granulometria grossa afeta a qualidade de pelete. Kleyn cita Reece (1986), onde este mostrou que moagem com peneira de 4,15 mm e 6 mm resultaram respectivamente granulometria de 910 mícron e 1024 mícron, tiveram qualidade de pelete medida pelo PDI similar de 91%. Este mesmo autor cita a opinião de Penz (2002) que utilizaria milho moído mais grosso mesmo significando menor qualidade de pelete. Quando a peletização é projetada para a qualidade de pelete, é possível conciliar o tamanho de partícula mais grossa na moagem e adequada qualidade de pelete, entre 80 a 85% de PDI. Os fatores que influenciam a moagem são a matéria-prima, a velocidade periférica dos martelos, as características dos martelos e da peneira, e por fim, a ventilação. Figura 1 – Moinho de Martelos de Círculo Completo 4.2. Funcionamento do Moinho O produto a ser moído, passa inicialmente por um imã e entra no moinho pela parte superior do mesmo, chegando à câmara de moagem, onde encontra os martelos que são presos por meio de eixos ao rotor do moinho o qual gira em alta rotação (1.800 RPM). Quando o produto encontra-se com os martelos, imediatamente ele (produto) é jogado contra a peneira do moinho, e o que passar pelos furos da peneira, é enviado para o consumo. As partículas que não passarem, retornam contra os martelos os quais jogam o produto novamente contra a peneira e também neste caso, o que passar pelos orifícios da peneira é enviado para o consumo. Quando ocorre que algumas partículas não sejam suficientemente moídas e que não passem pelos furos da peneira, o produto efetua o movimento de ida e volta contra as peneiras e martelos até que sejam totalmente moídos. Este tipo de moinho permite que o rotor gire em ambos os sentidos de rotação sem necessidade de virar os martelos. Figura 2 - Moinhos Martelos Giuliani 4.3. Seleção dos Materiais dos componentes É feita uma escolha de um material que atenda as especificações e os requisitos necessários para que o processo de moagem ocorra perfeitamente, e também para garantir que este processo seja o mais preciso possível, sem falhas que possam trazer danos aos equipamentos. Um dos primeiros passos para o desenvolvimento do projeto é selecionar os materiais dos componentes do equipamento. Para seleção dos materiais foram considerados vários critérios: Custo Resistência mecânica Viabilidade para aplicação Durabilidade Resistência à abrasão Resistência aodesgaste Resistência ao impacto 4.3.1. Martelos A eficiência de moagem está relacionada com o número, a espessura e o desgaste dos martelos. Quanto maior o número de martelos, maior a probabilidade de que as partículas serão processadas várias vezes gerando uma granulação mais fina. Sendo assim, conclui-se que com menor número de martelos, menor será o consumo de energia e a granulometria do material será mais grossa. Figura 3. Influência do número de martelos sobre o tamanho de partícula Martelos endurecidos mais finos (3 mm), geralmente afetam positivamente a moagem. A capacidade do moinho é maior, o consumo de energia especifica é menor do que martelos mais grossos (9 mm). Martelo mais grosso empurra o material ao invés de reduzir o tamanho. Martelos com desgaste exagerado acarretam aquecimento do produto, redução de produção e o risco de rompimento da peneira. Normalmente, os martelos possuem 4 ou 8 faces de utilização: Figura 4 – Modelos de martelos Os martelos que serão utilizados neste trabalho possuem 4 faces de utilização. Quando a face 1 gastar o equivalente a 1/4 da largura do martelo, ele deverá ser virado de modo tal que se passe a utilizar a face 2 do martelo. Este processo deverá ser efetuado até que todas as faces do martelo sejam utilizadas. Figura 5 – Martelos 4 faces Para um bom funcionamento do moinho os seguintes passos devem ser seguidos: 1 - Toda vez que se efetuar a virada de martelos, é importante que eles ocupem a mesma posição no rotor. Isto é para manter o balanceamento do rotor, evitando vibrações. 2 - Toda vez que se trocar um jogo de martelos é importante trocar um jogo inteiro, justamente para se manter o balanceamento do rotor e evitar vibrações do moinho. 3 - Os martelos devem ser distribuídos no rotor de forma tal que as filas opostas tenham número igual de martelos e que os mesmos girem livremente em volta dos pinos (eixos). Os martelos do moinho são muito importantes para o processo de moagem. São eles que vão estar diretamente em contato com o grão de cereal. Por isso devem atender alguns requisitos: Resistência ao desgaste; Resistência à abrasão; Formato e peso uniforme. ????????? Figura 6 - Modelo de martelo utilizado no projeto Material Facilidade de Fabricação Custo Resistência a Abrasão Resistência ao desgaste Total de Pontos ASTM A36 3 3 2 2 10 Aço SAE 1020 3 4 2 2 11 Aço SAE 1045 2 2 3 3 10 Aço SAE 8620 2 1 3 3 9 1: Ruim 2: Regular 3: Bom 4: Ótimo O material selecionado mais apto, levando em consideração a aplicação, foi o Aço SAE 1020. Pelo custo, por não ter a necessidade de ser um material de alta resistência. Como o Aço SAE 1020 tem baixa resistência ao desgaste e abrasão, será necessário fornecer a este material uma camada endurecida em sua superfície para que o mesmo suporte as solicitações necessárias. Para que isto ocorra os Martelos serão submetidos ao processo de cementação, que garantira a eficiência e resistência necessárias dos mesmos durante a operação de moagem. 4.3.2. Pinos Suportes e Martelos Estes dispositivos tem a função de suporte dos martelos, será sobre estes pinos que os martelos serão instalados e irão girar durante o processo de moagem. Figura 7 – Pino Moinho Giuliani Para um bom funcionamento do moinho alguns aspectos devem ser observados e seguidos: 1 - Depois de aproximadamente 800 horas de uso, os eixos de martelos deverão ser inspecionados. Se nesta analise constatar-se que os pinos (eixos) estão gastos mais que 0,8 mm na profundidade, os mesmos deverão ser girados em 180º. 2 - Após outras 800 horas de moagem, os pinos (eixos) deverão ser novamente inspecionados e caso estejam gastos novamente, os pinos deverão ser girados em 90º de diferença do primeiro lado utilizado. 3 - Esta operação deverá ser repetida até que o pino (eixo) fique completamente gasto e que uma nova rotação não seja possível. ????????????? Figura 8 – Modelos de pinos suporte martelos Os pinos precisam ter uma boa resistência ao desgaste para suportar o movimento circular do martelo sobre ele, e para que não tenha que ser substituídos em pouco tempo. Material Facilidade de Fabricação Custo Resistência ao Desgaste Usinabilidade Total de Pontos ASTM A36 3 3 2 4 12 Aço SAE 1020 4 4 2 4 14 Aço SAE 1045 2 2 3 3 10 Aço SAE 8620 2 1 3 3 09 1: Ruim 2: Regular 3: Bom 4: Ótimo Como visto anteriormente, os pinos de suporte de martelos não precisam ter alta dureza no seu núcleo, pois o desgaste se dará apenas na superfície dos mesmos que estarão em contato direto com os martelos, que irão girar sobre eles. Devido a este aspecto, o material que melhor se adapta aos esforços exigidos é o Aço SAE 1020, que assim como os martelos deverá ser submetido ao processo de Cementação, o que garantirá a durabilidade e resistência necessárias na superfície do material. 4.3.3. Peneiras As peneiras são os elementos responsáveis pela granulometria do material ou ingrediente a ser moído e podem ter diferentes formatos de malha e disposições dos furos. É através dos furos da peneira, estes podem ter diferentes dimensões de acordo com o resultado que se deseja alcançar, que o material moído irá passar para depois seguir para o processo. Após seleção da peneira a ser utilizada, a mesma deverá ser colocada deslizando-a na ranhura ou no apoio existente para a peneira. A peneira deverá estar totalmente apoiada nas laterais ao longo do comprimento calandrado (semicírculo). Normalmente as peneiras sofrem um desgaste natural durante sua utilização. O desgaste ocorre na entrada dos furos onde acontece um arredondamento no sentido contra fluxo de moagem. Nota-se este desgaste com aproximadamente 200 horas de uso da peneira. Após este desgaste, havendo condições, a peneira deverá ser virada em 180º, de forma tal, que se faça o desgaste na outra extremidade da entrada do orifício, objetivando o aproveitamento das mesmas. Após o segundo desgaste, que deverá ocorrer também com aproximadamente 200 horas de utilização, a peneira deverá ser substituída. Figura 9 – Exemplo de instalação das peneiras O procedimento acima descrito é admitido quando neste período a peneira não sofreu nenhum dano por furos. À medida que são efetuados remendos, vai se diminuindo a produção e estes remendos, não deverão superar a 8 % da área total da peneira. Quando se efetua a troca de uma peneira, ocorre que a produção do moinho inicialmente é mantida e somente após algumas horas de utilização é que a produção aumentará gradativamente, até atingir a produção máxima. ????????? Figura 10 – Peneira utilizada em moinho do projeto As peneiras devem ser construídas com um material que atenda os seguintes requisitos: Resistência ao desgaste; Resistência à abrasão; Resistência ao impacto. Material Facilidade de Fabricação Custo Resistência a Abrasão Resistência ao desgaste Resistência ao Impacto Total de Pontos ASTM A36 3 3 2 2 2 12 Aço SAE 1020 3 4 2 2 2 13 Aço SAE 1045 1 2 3 3 3 12 Aço SAE 8620 2 1 3 3 2 11 1: Ruim 2: Regular 3: Bom 4: Ótimo O material selecionado para fabricação das peneiras foi o Aço SAE 1020, por ser um material com facilidade de ser trabalhado, que no exemplo das peneiras deve ser calandrado e submetido ao processo de furação. Como no processo de moagem o que garante o rendimento do equipamento é à disposição dos furos da peneira, que pode ser alterado modificando o modelo de furação e a porcentagem de área aberta da peneira, o material não necessita ter uma dureza na superfície tão elevada como os martelos e pino, por isso as peneiras não precisam ser submetidasa nenhum tipo de tratamento térmico ou método para endurecimento superficial. 5. PLANO DE AÇÃO Tendo em vista a abordagem de todo o sistema de moagem, desde seu funcionamento até a seleção de seus materiais, listaremos a seguir o plano abordado para o desenvolvimento deste projeto. 5.1 CORTE / DOBRA O corte é um processo de fabricação em que a ferramenta, com duas cunhas de corte, que se movem uma contra a outra, provocando a separação do material por cisalhamento. O cisalhamento é a deformação que um corpo sofre devido á ação das forças cortantes opostas. O processo de dobra é a operação feita pela aplicação de dobra ao material, dobra é a parte do material plano que é flexionado sobre uma base de apoio. O dobramento pode ser feito manualmente ou à máquina. 5.1.1 Atividade de corte/dobra Foi realizado a atividade de corte e dobra 5.2 SOLDAGEM Soldagem ou soldura é um processo que visa a união localizada de materiais, similares ou não, de forma permanente, baseada na ação de forças em escala atômica semelhantes às existentes no interior do material e é a forma mais importante de união permanente de peças usadas industrialmente. 5.2.1 Atividade de soldagem 5.3 TORNEAMENTO Torno mecânico é uma máquina-ferramenta que permite usinar peças de forma geométrica de revolução. 5.3.1 Atividade de torneamento 5.4 FURAÇÃO O processo de furação é um dos processos de usinagem mais utilizados na indústria manufatureira. A ferramenta utilizada é a broca, que é dotada de movimento de rotação contínua e de um movimento retilíneo de avanço, segundo o eixo de furação. 5.4.1 Atividade de Furação 5.5 CALANDRAGEM Calandragem é um processo de conformação de materiais através de cilindros aquecidos de uma calandra. Muito embora o objetivo final seja diferente, como de metais e polímeros plastificados, o fator comum é o uso da calandra; dois ou mais rolos contra rotantes. 5.5.1 Atividade de Calandragem 5.6 AJUSTAGEM A ajustagem mecânica consiste na usinagem manual de um componente mecânico, sendo o ajuste do material realizado utilizando a ferramenta de corte chamada lima...... 5.6.1 Atividade de ajustagem 6. QUADRO GERAL DO PLANO DE AÇÃO Para toda a execução de criação do equipamento de moagem de pequeno porte formou-se o seguinte quadro do plano de ação. 7. TABELA DE CUSTOS Para a execução do projeto, foi realizado estudo de campo de valor/qualidade chegando nos seguintes custos. 7.1 Materiais 7.2 Mão de Obra 7.3 Máquinas, equipamentos e ferramentas 7.4 Aquisições ???? 7.5 Valor total do projeto 8. CRONOGRAMA Durante o desenvolvimento do projeto foi seguido um cronograma para realização do mesmo, conforme abaixo: 9. CONCLUSÃO O equipamento de moagem de pequeno porte é inspirado nos moinhos de martelos usados em industrias de rações. A moagem de subprodutos de origem animal tem se destacado nos dias atuais, pois a busca constante de novas fontes de produtos sustentáveis direciona as empresas a trabalharem no processo de industrialização com maior qualidade e sem desperdício de proteínas, já que a procura e utilização dessas fontes é de fundamental importância, especialmente quando observamos o segmento de nutrição animal. Vários sistemas de produção utilizam os moinhos para grãos por trazerem agilidade no desenvolvimento do processo produtivo e, consequentemente, benefícios aos produtores que utilizam esse equipamento. Os martelos utilizados para realizar a moagem, são os processadores principais que trabalhando junto com a peneira alcançam o melhor resultado no moinho para grão. Baseado nos dados e no estudo sobre os moinhos, iniciou-se o PI (projeto Integrador), do equipamento de moagem de pequeno porte para garantir o acesso desta tecnologia hoje presente em grandes empresas para pequenos produtores e microempresas. No final deste projeto garantimos o excelente funcionamento do equipamento e a viabilidade de geração do mesmo.
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