TRABALHO CORREIA PAULO E NETO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II
ANÁLISE E DIMENSIONAMENTO DA CORREIA UTILIZADA EM UM COMPRESSOR CHIAPERINI INDUSTRIAL LINHA 140 (6 MPI 70L 1,5 HP)
JOSÉ RIBEIRO FARIAS NETO - 11111475
PAULO ROBERTO OLIVEIRA DE CARVALHO JUNIOR - 11011241
João Pessoa, 12 de novembro de 2015
JOSÉ RIBEIRO FARIAS NETO
PAULO ROBERTO OLIVEIRA DE CARVALHO JUNIOR
ANÁLISE E DIMENSIONAMENTO DA CORREIA UTILIZADA EM UM COMPRESSOR CHIAPERINI INDUSTRIAL LINHA 140 (6 MPI 70L 1,5HP)
	
Trabalho referente a disciplina de Elementos de Máquinas II, da Universidade federal da Paraíba.
Professor Orientador: José Carlos Júnior
João Pessoa
2015
	INTRODUÇÃO
Este trabalho tem como objetivo dimensionar a correia utilizada em um determinado sistema escolhido e comparar seus resultados, para assim descobrirmos com a metodologia estudada em sala se a correia encontra-se bem dimensionada.
O sistema escolhido foi o utilizado em um compressor que se encontra no bloco do CTM, no Centro de Tecnologia da Universidade Federal da Paraíba. Trata-se de um compressor Chiaperini Industrial Linha 140 (6 MPI 70L 1,5 HP) com 4 horas de uso diárias.
Figura 1. Compressor Chiaperini Industrial Linha 140 (6 MPI 70L 1,5 HP)
Figura 2. Sistema de Correia e Polias do Compressor Chiaperini
Figura 3. Motor Elétrico, Bloco do Compressor e Sistema de Polias e Correias do Compressor Chiaperini
Figura 4. Dados de Placa do motor Elétrico utilizado no Compressor Chiaperini
Figura 5. Dados do Bloco Compressor Chiaperini
Figura 6. Dados Técnicos do Compressor Chiaperini
	Os dados colhidos desse sistema necessários para o dimensionamento da correia são:
Tipo de motor (CA ou CC) = Corrente Alternada
Potência do motor = 1,5 HP
Rotação do motor = 3350 rpm
Tipo de equipamento = Compressor
Tempo de trabalho diário do sistema = 4 horas
Distância entre centros = 315 mm
Diâmetro das polias = 265 mm e 65 mm
	DEFINIÇÃO DE CORREIA
A correia é uma cinta de material flexível, normalmente feita de camadas de lonas e borracha vulcanizada, que serva para transmitir a força e movimento de uma polia ou engrenagens para outras.
Correias são elementos de máquinas que transmitem movimento de rotação entre dois eixos (motor e movido) por intermédio de polias. Elas são empregadas quando se pretende transmitir potência de um veio para o outro a uma distância em que o uso de engrenagens é inviável. 
É usualmente mais simples e mais econômica que as outras formas alternativas de transmissão de potência. A transmissão por correia frequentemente elimina a necessidade de um arranjo mais complicado de engrenagens, mancais e eixos. 
 Figura 7. Esquema de duas polias acopladas através de uma correia.
TIPOS DE TRANSMISSÃO
	Entendemos como transmissão de potência, a transmissão de força e velocidade de um eixo a outro, uma vez que a potência é igual ao produto da força pela velocidade de deslocamento. Como estamos tratando sobre correias, a transmissão será por Contato Indireto (Intermediário Flexível). Podem ser por dois tipos:
Figura 8. Transmissão Aberta
Figura 9. Transmissão Cruzada
	Segundo a empresa ROCAR, as principais causas de problemas na transmissão são:
Manutenção inadequada da transmissão;
Instalação inadequada de correias e polias;
Transmissão mal dimensionada;
Fatores ambientais;
Armazenamento e manejo inadequado das correias;
Defeito de fabricação de algum dos componentes da transmissão.
	Para aumentar a vida útil da transmissão devemos:
Utilizar jogos novos de correias do mesmo fabricante;
Remova das polias óleo, graxa, tinta, ferrugem, etc. Além de qualquer aspereza existente;
Verifique e corrija eventuais desgastes nas polias (faces deverão estar lisas);
Faça também a verificação de outros componentes, como lubrificação, rolamento e chavetas;
Afrouxe todo o sistema do esticador;
Não utilize ferramentas como alavanca. Deixe as correias entrarem naturalmente no canal;
Alinhe-se as polias e certifique-se do paralelismo dos eixos;
Tensionamento;
TIPOS DE CORREIAS
	As correias mais usadas são planas e as trapezoidais. A correia em V ou trapezoidal é inteiriça, fabricada com seção transversal em forma de trapézio. É feita de borracha revestida de lona e é formada no seu interior por cordonéis vulcanizados para suportar as forças de tração. Como podemos ver na figura abaixo:
Figura 10. Constituição de uma Correia
E como vemos abaixo, esses são os tipos de correias:
 
 Figura 11. Tipos de correias
Planas (flat);
Redondas;
Dentada;
Trapezoidal ou “V” Simples;
Trapezoidal ou “V” Múltiplas;
O emprego da correia trapezoidal ou em V é preferível ao da correia plana porque:
Praticamente não apresenta deslizamento;
Permite o uso de polias bem próximas;
Elimina os ruídos e os choques, típicos das correias emendadas (planas).
	Como as correias têm características diferentes de fabricante para fabricante, é aconselhável seguir as instruções que eles forneçam. Além disso, para o projeto de transmissão por correias, deve-se levar em conta os seguintes critérios:
Potência a ser transmitida;
Tipos de máquinas motoras e movidas;
Velo cidade angular da polia motora e da polia movida;
Distância entre os eixos das polias. O comprimento máximo admitido deve ser igual a três o produto da soma dos diâmetros da polia motora e movida.
Tipos de cargas: (uniforme, choques moderados, choques intensos.)
	A partir destes elementos pretende-se selecionar a correia a ser usada observando o tipo, a secção e o comprimento primitivo. Outra correia utilizada é a correia dentada, para casos em que não pode ter nenhum deslizamento, como no comando de válvulas do automóvel. 
	Na tabela abaixo, podemos observar quais tipos de problemas, causas e soluções mais prováveis que podem ser utilizadas com as correias:
Tabela 1. Problemas, Causas e Soluções para Correias.
CORREIAS EM V
	Como o foco deste trabalho são as correias em “V”, temos que os principais tipos dessa correia são:
Figura 12. Correia Convencional
Figura 13. Hi-Power
Figura 14. Super HC
	Para a utilização correta das correias em “V”, devemos seguir os itens abaixo:
Relação de transmissão ideal até 1:8;
Relação de transmissão máxima 1:15;
Usada em eixos paralelos
Potência máxima (em geral): 1500cv
Velocidade Tangencial: 5 ≤ V ≤ 26 m/s
	DIMENSIONAMENTO DA CORREIA
	Nesta parte determinaremos o número de correias a serem utilizadas no sistema, assim como o seu perfil (A, B, C, D, E).
	Os dados que serão utilizados para o dimensionamento são:
Tipo de motor (CA ou CC) = Corrente Alternada
Potência do motor = 1,5 HP
Rotação do motor = 3350 rpm
Tipo de equipamento = Compressor
Tempo de trabalho diário do sistema = 4 horas
Distância entre centros = 315 mm
Diâmetro das polias = 265 mm e 65 mm
NÚMERO DE CORREIAS
Primeiramente, calcularemos o número de correias necessárias:
= Potência corrigida		 (2)
	FATOR DE SERVIÇO	
	Para determinarmos o Fs, utilizaremos a tabela abaixo:
Tabela 2. Fator de Serviço
	Utilizando a equação (2), temos que: 
	Uma vez determinada a é possível definir o perfil (ou Tipo) da correia a ser usada no sistema. Para isso utiliza-se o seguinte gráfico:
Figura 15. Escolha do perfil das Correias Trapezoidais
	
	POTÊNCIA DA CORREIA
	A potência da correia é dada pela equação (3). Utilizando o catálogo da GATES para correias Hi-Power e PowerBand Hi-Power II perfil A, podemos extrair estes valores das tabelas abaixo:
(3)
Tabela 3. Classificação de CV por Correia (Potência Básica)
Tabela 4. Classificação de CV por Correia (Potência Adicional)
	A partir de interpolações nas tabelas anteriores, temos na equação (3):
	FATOR DE ARCO
	
	Este fator de correção é necessário, pois os fabricantes consideram que o ângulo de contato é 180º.Devemos primeiramente encontrar o ângulo de contato. O ângulo de contato () é:
(4)
 = 2,824 Rad
Tabela 5. Fator de correção para Arco de Contato para Correias “V”
	Portanto, interpolando, temos que 
	FATOR DE COMPRIMENTO
	Para obtermos este fator, devemos determinar o comprimento da correia a ser utilizada no sistema. Pela equação (5):
 (5)
	Como o , então temos, pela Tabela 6, que:
Tabela 6. Comprimento de Correias “V” Tabelado
	Porém devemos calcular o comprimento corrigido, dado pela equação (6):
 (6)
	Para calcular o , utilizamos a tabela 7:
Tabela 7. Dimensões (Delta L) por Perfil
Portanto, 1252,22mm
	De posse deste valor, podemos encontrar o fator de comprimento através da tabela abaixo:
Tabela 8. Fator de Comprimento das Correias em “V”
Através da tabela da GATES, podemos encontrar a correia ideal para o projeto:
Tabela 9. Correias em “V” Hi-Power II – GATES
	RESULTADO
	Substituindo os valores encontrados na equação (1), e considerando o ns (fator de segurança) como 1,3, podemos ver que o número de correias necessárias é:
Portanto, utilizaremos 2 correias A50 Hi-Power II da GATES.
A distância entre centros pode ser corrigida através da equação abaixo.
 
Onde, 	
 => b= 2936,48 mm
Portanto,
	FORÇAS
As forças são relacionadas pela equação: 
Onde, é a força no lado tensor; f é o coeficiente de atrito (Polia de aço:0,2 Polia de ferro fundido0,3); é o ângulo de cobertura 
Figura 16. Ângulo da polia
Adotaremos o ângulo da polia como sendo: com isso, encontramos .
	O coeficiente de atrito( será 0,3, pelo fato do material da polia ser composto de ferro fundido. 
 = 13,4988
	Ainda não é possível encontrar as forcas, pois temos uma relação entre F1 e F2. Diante disso, utilizados a equação de torque para conseguir outra relação entre os mesmos e assim encontrar os resultados. 
Transformando a unidade da rotação do motor para rad/s, temos: 
 = 350,81 rad/s
 = 3,1883 Tsaída = 12,9984
 
Logo, a força resultante, será dada por:
 = 98,52 N
CONSIDERAÇÕES FINAIS
	Após os cálculos, verificamos que o número de correias encontradas no dimensionamento do sistema é diferente do que verificamos na prática. A explicação para isso pode ser a diminuição de custos propostos pela empresa fabricante, como também pode possuir um fator de segurança mais baixo do que o adotado neste projeto.
	 Como consequência teremos uma menor vida útil da correia, e deveremos troca-la com maior frequência, caso não utilizemos duas correias conforme encontrado nesta análise. 
REFERÊNCIAS
[1] Shigley, J.E., Mischke, C.R. e Budynas, R.G., 2005, “Projeto de Engenharia Mecânica”, 7ª Edição, Porto Alegre, Brasil, pp. 834-841.
[2] Tabelas GATES. http://www.gatesbrasil.com.br/upload/catalogos/catalogo_correias_industriais_2013_web.pdf. Acesso em: 31 de outubro de 2015.
[3] LINO, Paulo. Polias, Correias e Transmissão de Potência. http://www.metalurgicarsilva.com.br/resources/PoliaseCorreias.pdf. Acesso em: 28 de outubro de 2015.
[4] Correia Mecânica https://pt.wikipedia.org/wiki/Correia_%28mec%C3%A2nica%29. Acesso em: 29 de outubro de 2015.
[5] Compressor Chiaperini Industrial Linha 140 (6 MPI 70 L) http://www.chiaperini.com.br/produtos/124/6-mpi-70l. Acesso em: 29 de outubro de 2015.