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ESCOLA SENAI ROBERTO SIMONSEN
Curso Técnico de Mecânica
Extrusora de Filamentos PET.
Antonio Ferro de Oliveira Neto
Bruno Sousa Mendonça
Gabriel Dias Miranda Cerqueira
Matheus Hudson Araújo Silva
Natan de Oliveira Jorge
Pedro Ubeda Dobre Batista
Rafael Alves da Silva
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO DE MECÂNICA:
Desenvolvimento de um projeto e protótipo de uma máquina extrusora de
filamentos PET para produção de filamentos para uso em impressoras 3D.
São Paulo
2017
Antonio Ferro de Oliveira Neto
Bruno Sousa Mendonça
Gabriel Dias Miranda Cerqueira
Matheus Hudson Araújo Silva
Natan de Oliveira Jorge
Pedro Ubeda Dobre Batista
Rafael Alves da Silva
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO DE MECÂNICA:
Desenvolvimento de um projeto e protótipo de uma máquina extrusora de
filamentos PET para produção de filamentos para uso em impressoras 3D.
Monografia apresentada ao programa de
Trabalho de Conclusão de Curso da escola
SENAI Roberto Simonsen, como requisito
parcial para obtenção do título de Técnico
de Mecânica.
Orientador: Joaquim Richter Brólio e
Renan Vieira.
São Paulo
2017
Antonio Ferro de Oliveira Neto
Bruno Sousa Mendonça
Gabriel Dias Miranda Cerqueira
Matheus Hudson Araújo Silva
Natan de Oliveira Jorge
Pedro Ubeda Dobre Batista
Rafael Alves da Silva
EXTRUSORA DE FILAMENTOS PET
Monografia apresentada ao programa de
Trabalho de Conclusão de Curso da escola
SENAI Roberto Simonsen, como requisito
parcial para obtenção do título de Técnico
de Mecânica.
Professores Orientadores: Joaquim
Richter Brólio, Renan Vieira e André.
São Paulo
2017
BANCA EXAMINADORA
_______________________________________________________________
Joaquim Richter Brólio
Professor Orientador
_______________________________________________________________
Renan da Silva Vieira
Professor Orientador
_______________________________________________________________
Antônio Carlos Lemos Carvalho
Coordenador
_______________________________________________________________
João Roberto Campaner
Diretor
São Paulo
2017
Dedicamos este trabalho aos nossos pais e familiares, a Escola SENAI
“Roberto Simonsen” e a todos os professores do curso Técnico de Mecânica
que de alguma forma ajudaram com que isso fosse possível.
RESUMO
Esta monografia realizou um projeto e protótipo com finalidade no
planejamento, desenvolvimento e funcionalidade de uma máquina extrusora de
filamentos PET para a produção de filamentos que vão à impressora 3D
composta por mesa, motor, acoplamento, mancais, funil, goela, resistências,
rosca, cilindro, matriz, cabeçote, sistema de arrefecimento e painel elétrico para
controle de temperatura, baseado em pesquisa de mercado e pesquisas
técnicas.
O mercado das impressoras 3D tem crescido cada vez mais nos últimos anos,
tanto na compra de impressoras como na compra de produtos feitos a partir da
impressão 3D, porém o filamento que dá origem a esses produtos tem ficado
cada vez mais caro e uma grande parcela desse mercado tem sentido
dificuldades financeiras.
Este projeto fornece dados para quem deseja ter uma extrusora em casa para
a produção do próprio filamento, essa medida em longo prazo pode trazer
grandes benefícios lucrativos para a empresa ou para o vendedor.
Palavras-chaves: Extrusora. PET. Filamentos.
ABSTRACT
This monograph is the result of a project and prototype from the planning,
development and functionality of a PET filament extruder for the production of
filaments that go to the 3D printer composed of table, motor, coupling, bearings,
funnel, throttle, resistors, threads, cylinder, matrix, cylinder head, cooling
system and electrical panel for temperature control, based on market research
and technical research.
The market for 3D printers has grown more and more in recent years, both in
the purchase of printers as well as in the purchase of products made from 3D
printing, however the filament that gives rise to these products has become
increasingly expensive and a large portion of this market has felt financial
difficulties.
This project provides data for those who wish to have an extruder at home to
produce their own filament, this measure in the long run can bring great
profitable benefits for the company or the seller.
Keywords: Extruder. PET. Filaments.
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1: Consumo de PET no Brasil
FIGURA 2: Consumo de PET no Brasil com foco em 2014 a 2016
FIGURA 3: Reciclagem de PET no Brasil
FIGURA 4: Logo ImprimaLAB
FIGURA 5: Logo Filamentos 3D Brasil
FIGURA 6: Logo 3DTEK
FIGURA 7: Logo OPC
FIGURA 8: Logo METAMÁQUINA
FIGURA 9: Logo 3DX Filamentos
FIGURA 10: Logo Recyclean
FIGURA 11: Logo CRP
FIGURA 12: Logo Globalpet
FIGURA 13: Fluxograma Do Projeto
FIGURA 14: Esboço do Projeto
FIGURA 15: Carretel
FIGURA 16: Croqui
FIGURA 17: Perspectiva da Rosca
FIGURA 18: Perspectiva do Cilindro com Goela
FIGURA 19: Perspectiva do Funil
FIGURA 20: Resistência
FIGURA 21: Motoredutor MAGMAX
FIGURA 22: Código do Produto Magmax
FIGURA 23: Execução Magmax
FIGURA 24: Posição de trabalho Magmax
FIGURA 25: Potência de Trabalho
FIGURA 26: Fixação por pés motores Magmax
FIGURA 27: Micro ventilador axial M7 ALCD –VENTISILVA
FIGURA 28: Rolamento de rolos cônicos 30202
FIGURA 29: Rolamento rígido de esferas 6002-2Z
FIGURA 30: Graxa SKF – LGHP 2
FIGURA 31: Catálogo selecionamento do Acoplamento
FIGURA 32: Selecionamento do rasgo de chaveta
FIGURA 33: Tabela Anel Elástico
FIGURA 34: Controlador de Temperatura
FIGURA 35: Ventilador Cotado
FIGURA 36: Ventilador Cotado 2
FIGURA 37: Componentes Elétricos – Resistências Elétrica
FIGURA 38: Componentes Elétricos - Botões
FIGURA 39: Componentes Elétricos – Fios elétricos
FIGURA 40: Componentes Elétricos – Controlador de Temperatura
FIGURA 41: Componentes Elétricos - Motoredutor
FIGURA 42: Óculos de Proteção
FIGURA 43: Bota de Proteção
FIGURA 44: Protetor auricular
FIGURA 45: Luva de Proteção
FIGURA 46: Sistema operacional
LISTA DE TABELAS
TABELA 1: Planejamento do cronograma de trabalho
TABELA 2: Lista de Insumos
TABELA 3: Distância de segurança
TABELA 4: Fusão dos Plásticos
TABELA 5: Plano de Manutenção
TABELA 6: Custo doProjeto I
TABELA 7: Custo do Projeto II
TABELA 8: Custo Do Protótipo
SUMÁRIO
CAPÍTULO 1 - Introdução
1. Introdução.....................................................................................................16
1.1. Objetivo..............................................................................................18
1.2. Descrição do Material PET................................................................19
1.3. Consumo de PET no Brasil................................................................20
1.4. Reciclagem de Material PET no Brasil...............................................22
1.5. Justificativas......................................................................................23
1.6. Planejamento.....................................................................................25
CAPÍTULO 2 - Pesquisa de Mercado
2. Pesquisa de Mercado..................................................................................28
2.1. Público Alvo.......................................................................................28
2.2. Principais clientes e concorrentes no mercado.................................28
2.3. Valor do produto no mercado............................................................34
2.4. Necessidade dos consumidores........................................................34
CAPÍTULO 3 – Memorial de Cálculos
3. Fluxograma....................................................................................................36
4. Lista de insumos............................................................................................37
5. Esboço do projeto..........................................................................................38
6. Dados do Projeto..........................................................................................39
6.1. Características do material...............................................................39
6.2. Massa dos elementos.......................................................................40
6.3. Produção..........................................................................................41
6.4. Características do carretel................................................................43
7. Croqui...........................................................................................................44
8. Diagrama de esforços..................................................................................45
9. Cálculos de dimensionamento e selecionamento........................................47
9.1. Rosca................................................................................................47
9.2. Cilindro .............................................................................................49
9.3. Goela................................................................................................49
9.4. Funil..................................................................................................50
9.5. Resistências.....................................................................................51
9.6. Motor.................................................................................................53
9.7. Ventilador .........................................................................................60
9.8. Rolamentos.......................................................................................61
9.9. Dimensionamento do espaçador.....................................................66
9.10. Graxa................................................................................................66
9.11. Selecionamento do Acoplamento....................................................68
9.12. Selecionamento da Chaveta.............................................................69
9.13. Selecionamento do Anel Elástico.....................................................70
9.14. Controlador de temperatura..............................................................71
10. Sistema de arrefecimento............................................................................73
11. Diagrama de comandos elétricos................................................................76
12. Componentes elétricos................................................................................78
CAPÍTULO 4 - Conclusão
13. Segurança....................................................................................................80
14. Operacional..................................................................................................84
15. Meio ambiente..............................................................................................87
16. Plano de Manutenção..................................................................................88
17. Custo do Projeto..........................................................................................89
18. Conclusão....................................................................................................92
19. Referência....................................................................................................93
16
1. INTRODUÇÃO
Nosso projeto foi baseado em todos os conhecimentos adquiridos no Curso
Técnico de Mecânica oferecido pelo Curso Técnico de Mecânica pela escola
SENAI “Roberto Simonsen” com a finalidade de projetar uma EXTRUSORA de
filamentos PET. No caso específico deste trabalho o polímero em questão será
o PET (Polietileno tereftalato). Máquina que consiste basicamente em forçar a
passagem do material por dentro de um cilindro aquecido de maneira
controlada, por meio da ação bombeadora de uma ou duas roscas sem fim,
que promovem o cisalhamento e homogeneização do material, bem como sua
plastificação.
O processo de extrusão de polímeros consiste em cinco etapas:
1. Fabricação da mistura;
2. Fabricação do material na extrusora;
3. Transferência do produto na extrusora;
4. Controle final do produto;
5. Montagem:
A fase do processo que antecede a transformação do material plástico é a
recuperação dele, onde aqueles materiais que seriam jogados no lixo, como
garrafas pet e embalagens, são transformados em matéria prima. Eles são
separados por cores para facilitar sua aplicação no mercado. O material
recuperado não pode ir diretamente para a extrusora, ele precisa passar por
um processo de moagem onde ele será prensado e moído. Após o processo de
moagem tem-se o que é chamado de floco da garrafa ou flakes.
As etapas de formação dos Flakes são:
As garrafas e os materiais plásticos que seriam jogados foras e
descartados incorretamente são recuperados e entram na plataforma
onde serão desfeitos;
As garrafas são colocadas na esteira de alimentação da peneira rotativa;
Na peneira é feita a primeira lavagem nos materiais;
Os contaminantes maiores como pedras e tampas soltas que podem ter
aderido às garrafas são retirados. Após isso o material passa então para
a esteira de seleção;
Na esteira de seleção é monitorada a presença de outros materiais,
inclusive metais que são acusados pelo detector adequado. O material
cai na esteira de alimentação do moinho;
17
O material moído é retirado e parte da água suja é separada do
processo;
Passa pelos tanques de separação, onde além de ser feita a separação
dos rótulos e tampas poderá ser feita a adição de produtos químicos
para beneficiamento do processo;
Após os tanques o material é introduzido em outro moinho até obter a
granulometria adequada.
O material é transportado pneumaticamente até lavador,onde é feito o
enxágue, saindo diretamente para o secador.
O material é retirado do secador por um transporte pneumático indo para
o silo, passa por detector de metais não ferrosos, de onde é retirado e
colocado em big-bags (sacolas de aproximadamente 1m3) estando
pronto para ser enviado à indústria de transformação.
18
1.1. Objetivo
A máquina extrusora de filamentos PET fabrica filamentos para impressoras
3D, um setor que tem mostrado rápido crescimento não só no Brasil como em
muitos outros países. Temos no Brasil grandes centros de tecnologia
envolvidos com esse tipo de produto em importantes parcerias com a iniciativa
privada e em 10 anos a impressora 3D reduziu seu preço de cerca de US$
20.000 para US$ 500 e tornou-se muito mais rápida.
O mercado de impressoras 3D não para de crescer e evoluir, utilizam
filamentos de plástico no lugar de “tinta”, usada nas máquinas tradicionais
porem enquanto os preços das máquinas abaixam o preço do filamento
continua alto e no final da impressão há muita sobra de material.
O projeto da extrusora de material PET desenvolvido por nós além de ser uma
tecnologia sustentável possibilita que o empresário possa construir sua própria
máquina e economizar o valor que ele gastaria nos filamentos e investir em
outros setores de sua empresa.
O nosso objetivo é construir a extrusora e montar nossa própria linha de
montagem e vender filamentos de material PET para o mercado de
impressoras 3D, ao mesmo tempo mostrando como ter sua própria extrusora e
economizar dinheiro.
19
1.2. Descrição do material PET
De acordo com a ABIPET (Associação Brasileira de PET) podemos definir PET
– Poli (Tereftalato de Etileno) – como um poliéster, polímero termoplástico.
PET é o melhor e mais resistente plástico para fabricação de garrafas, frascos
e embalagens para refrigerantes, água, sucos, óleos comestíveis,
medicamentos, cosméticos, produtos de higiene e limpeza, destilados,
isotônicos, cervejas, entre vários outros.
O PET proporciona alta resistência mecânica (impacto) e química, suportando
o contato com agentes agressivos. Possui excelente barreira paragases e
odores. Por isso é capaz de conter os mais diversos produtos com total higiene
e segurança – para o produto e para o consumidor.
A embalagem de PET tem mostrado ser o recipiente ideal para a indústria de
bebidas em todo o mundo, reduzindo custos de transportes e produção,
evitando desperdícios em todas as fases de produção e distribuição.
Através dos benefícios proporcionados para a indústria e varejo, o PET oferece
ao consumidor um produto seguro, moderno e mais acessível, democratizando
mercados e permitindo que todas as classes alcancem produtos de alta
qualidade.
20
1.3. Consumo de PET no Brasil
O levantamento realizado pela ABIPET (Associação Brasileira de PET) fez um
levantamento do consumo de PET no Brasil e os dados mostram que do ano
2000 até o ano de 2011 houve um constante aumento como mostra o gráfico.
Figura 1 - Consumo de PET no Brasil
Fonte: ABIPET e petroquímica Suape
Em 2014 e 2016 os valores estimados de consumo de PET no Brasil foram
muito maiores do que o normalmente é devido os eventos realizados no país.
Em 2014 tivemos a Copa do Mundo e em 2016 os Jogos Olímpicos do Rio de
Janeiro. Tais eventos trouxeram grande quantidade de estrangeiros para
dentro do país o que consequentemente aumentou o consumo de produtos
como refrigerantes, água e alimentos em geral. Podemos analisar tais fatos no
gráfico a seguir:
21
Figura 2 - Consumo de PET no Brasil com foco em 2014 e 2016
Fonte: ABIPET e petroquímica Suape
O consumo de PET no Brasil tende a crescer cada vez mais a medida que os
anos se passam e por isso uma boa engenharia de reciclagem precisa ser
desenvolvida e aplicada para evitar que o PET seja descartado da forma
incorreta.
22
1.4. Reciclagem de material PET no Brasil
Um levantamento da ABIPET mostra que o Brasil é um dos maiores
recicladores do mundo, com índices que mostram que mais de 50% do material
consumido é reciclado, porém para um país que consome o tanto que
consumimos, esses valores mostram que ainda sim muito material PET ainda é
descartado da forma incorreta e não tem um destino adequado.
Figura 3 - Reciclagem de PET no Brasil
Fonte: ABIPET
O PET reciclado tem diversas aplicações como por exemplo: roupas, novas
garrafas, peças de automóvel, capinhas de celular, entre outros.
23
1.5. Justificativa
No momento da escolha do tema do trabalho optamos por uma linha de ideias
sustentáveis no âmbito financeiro e ambiental. A construção de uma extrusora
atende os dois conceitos pois reduz os gastos das empresas comprando
filamentos de outros fornecedores e, contribui com o meio ambiente
reaproveitando o material plástico.
O mercado financeiro de venda das impressoras 3D tem crescido muito e a
venda dos filamentos consequentemente também tem aumentado. Uma vez
que a demanda desses filamentos cresce, a produção deve acompanhar esse
ritmo e o mercado abre portas para novas empresas interessadas na produção
do mesmo.
Nos últimos anos a indústria, principalmente de bebidas e alimentos, tem
substituído as embalagens de vidros e latas de alumínio por plástico PET. Por
serem mais resistentes e econômicas. Com o aumento do uso desse material a
responsabilidade dele ser descartado e reutilizado da forma correta também
aumenta. Quando reciclamos o plástico ou compramos material plástico
reciclando estamos contribuindo para o meio ambiente, pois este material deixa
de ir para os aterros sanitários ou para a natureza poluindo rios, matas e solos.
Além de todos os benefícios ambientais não se pode esquecer que também,
que a reciclagem de plástico gera renda para milhares de pessoas no Brasil
que atuam em empresas e cooperativas de catadores e recicladores. A
máquina extrusora de filamentos PET definitivamente contribui no combate dos
problemas ambientais com êxito, portanto já levou vantagem na escolha do
tema em relação as outras opções.
A principal crítica do mercado atualmente é o preço nos quais são vendidos
estes filamentos, portanto é questão de tempo para que a maioria das
empresas comecem a investir em extrusoras para a produção do seu próprio
filamento. Projetando a extrusora temos mercado nos dois cenários, tanto na
venda de extrusora para empresas com produção em pequena e média escala,
quanto no cenário de venda de filamentos.
24
Analisando as vantagens e desvantagens, o grupo entendeu que valia a pena
projetar a máquina extrusora de filamentos PET para a produção de filamentos
para impressão 3D.
25
1.6. Planejamento
Tabela 1 - Planejamento do cronograma de trabalho
26
27
28
2. PESQUISA DE MERCADO
A pesquisa de mercado é essencial para quem quer ter um bom negócio que
gere lucro e sucesso. Definir um público-alvo, onde os clientes em potencial e
concorrentes estão localizados, qual o preço médio de venda do produto e
quais as principais queixas e aprovações dos clientes. Todos esses dados
quando analisados da forma correta podem ser a diferença entre o sucesso e afalência.
2.1. Público-alvo
Os principais consumidores de filamentos de material PET são as empresas
que geram renda a partir da utilização de impressoras 3D. Pode-se destacar
também nesse mercado o ramo das vendas de máquinas extrusoras e
empresas de reciclagem do material PET para máquinas extrusoras.
2.2. Principais clientes e concorrentes no mercado
O mercado das impressoras 3D abrange empresas de prototipagem para
produções de cinema, automobilísticas, empresas de moda, saúde,
brinquedos, óculos etc. Sendo assim, podemos analisar que as impressoras 3D
projetam os mais variáveis tipos de produto e atendem os mais diversificados
ramos do mercado e independentemente do que for produzido, serão usados
filamentos de plástico como matéria prima inicial.
Um exemplo de empresa na área de impressão 3D no Brasil é a “ImprimaLAB”
de Santa Catarina. A ImprimaLab visa proporcionar um serviço que envolve
impressão 3d dentro de universidades, em empresas que buscam o design em
seu produtos e serviços, em áreas como Engenharia e Arquitetura, e a
qualquer interessado nessa tecnologia emergente.
29
Figura 4 - Logo ImprimaLAB
Fonte: www.imprimalab.com.br
Outra empresa que vem ganhando destaque nesse mercado, porém na área de
venda de filamentos é a “Filamentos 3D Brasil” do Rio Grande do Sul. Cansados
da dificuldade de dificuldade de adquirir produtos nacionais, no final do ano de
2012 começaram a desenvolver os próprios produtos. De lá para cá, já se foram
milhões de metros produzidos e comercializados.
Figura 5 - Logo Filamentos 3D Brasil
Fonte: www.filamentos3dbrasil.com.br/
30
Empresas do mercado de impressão 3D e filamentos localizadas no estado de
São Paulo:
3DTEK Impressão 3D – Potencial Cliente
Figura 6 - Logo 3DTEK
Fonte: www.impressao3dtek.com.br
São Paulo – SP
Serviços:
Impressão 3D;
Prototipagem rápida;
Design Studio;
Modelagem e digitalização;
Experiência 5D;
Animação digital;
Injeção de plásticos;
Robótica e Automação;
Realidade virtual;
Corte a laser;
Drone solutions.
31
OPC Soluções em Arquitetura – Potencial cliente
Figura 7 - Logo OPC
Fonte: http://www.opc.arq.br/
São Paulo – SP
Oferecem soluções em:
Projetos Arquitetônicos
Legalização
Acompanhamento De Obras
Soluções 3D
METAMÁQUINA – Concorrente
A METAMÁQUINA além de ser a primeira fabricante de impressoras 3D de
baixo custo, também vende filamentos.
Figura 8 - Logo METAMÁQUINA
Fonte: http://metamaquina.com.br
São Paulo, SP
A empresa comercializa ABS e PLA de 3mm e 1,75mm.
Grande gama de cores
O rolo de filamento contendo 1 KG custa R$200,00.
32
3DX Filamentos – Concorrente
Figura 9 - Logo 3DX Filamentos
Fonte: http://www.3dxfilamentos.com.br/
São Caetano do Sul – SP
A empresa vende filamentos com processos modernos e distribuídos com
eficiência, garantindo ao consumidor doméstico e profissional ótimo
desempenho.
Recyclean – Fornecedora
Diadema – SP
Figura 10 - Logo Recyclean
Fonte: http://www.recyclean.com.br/
Produzem grão PetClean ao invés do flake lavado.
33
CPR – Fornecedora
Xerém – Duque de Caxias – RJ
Figura 11 - Logo CPR
Fonte: http://www.cprpet.com.br/
Associada ao VALGROUP, que atua há mais de 30 anos na área de
transformação e comercialização de produtos plásticos, a CPR Rio é uma
empresa fundada em 2000, especializada na fabricação de resina PET PCR
(Polietileno Tereftalato), ou seja, Pós-Consumo Reciclada, e de Preformas
PET.
Globalpet – Fornecedora
Figura 12 - Logo Globalpet
Fonte: http://www.globalpetsa.com.br/
A história da Global PET teve início em 1999 e a partir de então desenvolve
tecnologia para o aprimoramento do mercado de PET Reciclado com a
superlavagem de Flakes de PET, que proporciona altíssimo nível de
descontaminação e qualidade final à matéria-prima PET comercializada.
34
Cores padronizadas: cristal, azul e verde
Granulometria entre 8,0 e 12,0mm
Contaminação por PVC menor que 80ppm
Contaminação por olefínicos e metais não ferrosos menor que 100ppm
Densidade aparente entre 350 e 500 g/L, conforme requerido pelo
cliente
Umidade máxima de 1,0%, conforme requerido pelo cliente
Ausência de Pó de PET.
2.3. Valor do produto no mercado
Para se definir o preço de qualquer produto é preciso fazer uma conta com os
gastos em produção e gastos gerais, qualidade do produto desejada e quanto
de lucro se quer obter.
O preço de venda de um carretel contendo 1 Kg de filamento gira em torno de
R$125,00 até R$150,00 aproximadamente. A escolha do local de compra vai
depender de quanto se quer gastar, localização e qualidade desejada.
2.4. Necessidade dos consumidores
Em uma era tão digital e conectada como a que vivemos atualmente, existem
vários caminhos para ouvir a voz do consumidor, um desses caminhos é a
investigação de pesquisas existentes.
As grandes empresas do ramo costumam publicar estudos sobre grandes
tendências de mercado, comportamentos de consumo e perfis de grupos
consumidores. Antes de analisar pesquisas de mercado é essencial saber seu
público alvo. O público alvo das empresas que utilizam impressoras 3D é
imenso, abrange empresas de prototipagem para produções de cinema,
automobilísticas, empresas de moda, saúde, brinquedos, óculos etc. Sendo
assim, podemos analisar que as impressoras 3D projetam os mais variáveis
tipos de produto e atendem os mais diversificados ramos do mercado e
independentemente do que for produzido, serão usados filamentos de plástico
como matéria prima inicial.
Os consumidores principais dos filamentos de PET são empresas que utilizem
impressora 3D, porém o preço do filamento de plástico tem sido
35
desproporcional com os valores do resto do mercado e essa é a principal
reclamação dos consumidores.
As principais necessidades dos consumidores são:
Preço dos filetes mais acessíveis;
Produto que não cause danos ao meio ambiente;
Produto armazenado de forma que permita fácil manuseio e transporte;
Produto com valorização maior em relação ao concorrente.
36
3. FLUXOGRAMA DO PROJETO
Figura 43 - Fluxograma do Projeto
37
4. LISTA DE INSUMOS
Tabela 2 - Lista de Insumos
38
5. ESBOÇO DO PROJETO
Figura 14 - Esboço do Projeto
39
6. DADOS DO PROJETO
6.1. Características do material
Produto = Fio de Politereftalato de Etileno (PET), com diâmetro de Ø1mm e
500metros de comprimento.
Peso Específico do PET: 1,38g/cm³
Ponto de Fusão do PET: 260ºC
Resistência a Tração do PET: 75Mpa
Módulo de Elasticidade do PET: 3Mpa
Tensão de Cisalhamento: 43Mpa
Volume Total do Produto: 392,699cm³
Cálculo do Volume do Produto
V = π x 0,5² x 922637
V = 724637mm³/1000
V = 724,637cm³
Cálculo da Massa Total do Produto – 0,542Kg
m = 724,637 x 1,38
m = 1000g
m = 1 Kg
Dados:
V = π x 𝑟2 x l
V = Volume do Produto [mm³]
π = Pi (3,141592654)
r = Raio da Seção Transversal [mm]
l = Comprimento do Fio [mm]
Dados:
𝑚 = 𝑉. 𝑝𝑒 m = Massa do Produto [g]
V = Volume do Produto [cm³]
γ = Peso Específico do Material
[g/cm³]
40
6.2. Massa dos elementos
Massa do Funil: Aproximadamente 2Kg
Massa do Tubo: Aproximadamente 2Kg
Massa da Rosca: Aproximadamente 8,5Kg
Massa da Matriz: Aproximadamente 2Kg
Massa do Acoplamento: Aproximadamente 2Kg
Massa da Resistência: Aproximadamente 0,5Kg
Cálculo da Massa de PET no Sistema – 0,5Kg
Petsit =
[(2,474004.30) x 1,38]
1000
Petsit = 0,102423765Kg
(Adotar 0,5Kg)
Dados:
Petsit = [(Vp x 30)x pe]/1000
Petsit= Massa de PET no Cilindro
[Kg]
Vp = Volume no Passo [cm³]
pe = Peso Específico do Material
[g/cm³]
41
6.3. Produção
Cálculo da Produção a cada uma hora
Pph =
(56699,99508.60)
922637
Pph = 3,687 carr/h
Produção por Hora = 3,5 carretéis (3229229,5 mm)
Cálculo da Produção Diária
Ppd =3,687 x 7,5
Ppd = 27,6525 [carr/dia]
Produção Diária (Considerando 7h30min) = 27 carretéis
Dados:
Pph =
(𝑉𝑒𝑝.60)
922637
Pph = Produção por Hora [carr/h]
Vep = Velocidade de Produção [mm/min]
Dados:
Ppd = 𝑃𝑝ℎ 𝑥 7,5
Ppd = Produção Diária [carr/dia]
Pph = Produção por Hora [carr/h]
42
Cálculo do Abastecimento mínimo diário do funil
Adf =
{[𝟑𝟐𝟐𝟗𝟐𝟐𝟗,𝟓 𝒙 (𝜋.0,5²)].7,5}
1000
Adf = 19021,73189 cm³
Abastecimento Mínimo Diário do Funil = 19021,73189 cm³
Cálculo da quantidade de Massa de Pet no funil
Ppet =
(2536230,918 𝑥 1,38)
1000
Ppet = 34999,998 g
Massa de PET Mínimo no Funil =. Adotar 3,5 kg
Dados:
Adf =
{[𝑃𝑝ℎ(𝜋.0,5²)].7,5}
1000
Adf = Abastecimento Mínimo Diário do
Funil (cm³)
Pph = Produção por Hora [mm/h]
Dados:
Ppet =
(𝐴ℎ𝑓.𝑃𝑒)
1000
Ppet = Massa de PET no Funil [Kg]
Ahf = Abastecimento Mínimo Horário do Funil [cm³]
pe = Peso Específico do Material [g/cm³]
43
6.4. Características do carretel
Carretel Plástico
Injetado em P.S preto
Diâmetro da Flange (d1): 200 mm
Furação (h): 53,5 mm
Tubo/Cilindro (d2): diâmetro de 90mm
Perímetro disponível = 90 x π = 282,743 mm
Comprimento disponível (L2) = 57 mm
Comprimento Total (L1) = 64mm
Primeira seção de enrolamento = 57 x 282,743 = 16116,351 mm
Interno após a primeira rotação = 92 mm
Quantas voltas são necessárias = 922637 / 16116,351 =
Aproximadamente 57 voltas.
Diâmetro final pós-voltas = 90 + (57 x 2) = aproximadamente 205 mm
interno
Figura 15 - Carretel
44
7. CROQUI
Figura 16 - Croqui
45
8. DIAGRAMA DE ESFORÇOS
Dados:
Forças Verticais
FT1 = Massa do Acoplamento = 2 Kgf
FT2 = Massa do funil + Massa do Pet dentro do funil = 6 Kgf
FT3 = Massa do cilindro +Massa da rosca + Massa dentro da rosca = 11 Kgf
FT4 = Massa das Resistências = 1,4 Kgf
FT5 = Massa do cabeçote = 2 kgf
46
∑MB=0 No sentido anti-horário.
(FT1 x 78) + (RA x 56) + (-FT2 x 125) + (-FT3 x 254) + (-FT4 x 273) + (-
FT5 x 414) = 0
156 + 56RA – 750 – 2794 – 382,20 – 828 = 0
56 RA = 4598,20
RA = 82,11 Kgf ↑
RA = 805,22 N ↑
Considerando ↑ +
-FT1 + RB + RA – FT2 – FT3 – FT4 – FT5 = 0
-2 + RB + 82,11 - 6 -11 – 1,4 – 2 = 0
RB = - 59,71 Kgf
RB = 585,55 N ↓
Re =
A0
A
=
Área da rosca com material
Área do filete
=
Área externa−Área interna
πr2
Área externa = 𝜋𝑟2 = 𝜋 𝑥 15,152 = 721,066
Área interna = 𝜋𝑟2 = 𝜋 𝑥 152 = 706,858
Área da rosca com material = 14,208 𝑚𝑚2
Área do filete = 𝜋 𝑥 0,52 = 0,785 𝑚𝑚2
Re =
14,208
0,785
= 18,09
Pe = 35 Mpa x Ln 18,09
Pe = 101,338 Mpa
Dados:
Força horizontal = Pressão dentro da rosca
Pe = Ȳ x Ln (Re)
Pe = Pressão de extrusão
Ȳ = Tensão de escoamento média = 35 Mpa
Re = Razão de extrusão
47
9. CÁLCULOS DE DIMENSIONAMENTO E SELECIONAMENTO
9.1. Rosca
Comprimento de Rosca: 300 mm
Passo da Rosca: 10 mm
Largura da Rosca: 3 mm
Ângulo do Passo da Rosca: 17,66º
Altura do Filete da Rosca: 2,5 mm
Volume de PET no Passo do Fuso: 2474,004 mm³
Velocidade de Produção: 56700 mm/min (56699,99508mm/min)
Cálculo do Volume no passo do Fuso
Vp = {0,7.0,25 [
0,7.0,25
2
]} 𝑥 𝜋. 3
Vp = 2,474004cm³/1000
Vp = 2474,004mm³
Cálculo das Rotações por Minuto – 18RPM
Dados:
𝑉𝑝 = {𝑏1. ℎ + [
𝑏2. ℎ
2
]} 𝑥 𝜋 𝑥 𝑟
Vp = Volume no Passo do Fuso [cm³]
b1 = Base Inferior [cm]
b2 = Base Superior [cm]
h = Altura do Filete [cm]
r = Raio do Fuso da Rosca [cm]
Dados:
RPM =
𝑉𝑒𝑝
(𝑉𝑝/𝑎)
RPM = Rotações Por Minuto
Vep = Velocidade de Produção [mm/min]
Vp = Volume no Passo [mm³]
a = Área da Sessão Transversal [mm²]
48
RPM =
56700
[2474,004/(𝜋.0,5²)]
RPM = 18,00000156 (Arredondar para 18)
Cálculo da Razão de Compressão = 1
RC = 2,5/2,5
RC = 1
Figura 17 - Perspectiva da Rosca
Dados:
RC = hi/hf
RC = Razão de Compressão
hi = Altura do Filete no Início da Rosca [mm]
hf = Altura do Filete no Final da Rosca [mm]
49
9.2. Cilindro
Cálculo da distância radial entre rosca e cilindro
Diâmetro interno do cilindro = 30,3 mm
Diâmetro total = 40 mm
9.3. Goela
Goela do Funil = Ø32mm; 38mm altura
Gf > ØInt. Tubo
Gf = Goela do Funil [mm ]
ØInt. Tubo = Diâmetro Interno do Tubo [mm]
Gf > 30,3
Gf = 32mm
Figura 18 – Perspectiva do Cilindro com Goela
Dados:
(0,002 a 0,005) x d
0,005 x 30 = 0,15 mm
50
9.4. Funil
Funil adotado = Ø250mm superior; Ø32mm inferior; 150mm de altura
(2808,7409119419546448475263168210cm³)
Cálculo do Volume de abastecimento do funil
V = {[(π.150) / 3].[16²+16.125+125²]}/1000
V = 2808,740 cm³
Figura 19 - Perspectiva do Funil
Dados:
V =
{[(𝜋.ℎ) / 3].[𝑟²+𝑟.𝑅+𝑅²]}
1000
V = Volume de Abastecimento do Funil [cm³]
h = Altura do Funil [mm]
r = Raio Inferior [mm]
R = Raio Superior [mm]
51
9.5. Resistências
Coleira de Mica para Bico Ø40
Referência CR-RECMB40
Condição: Produto novo
Com espessura mínima, alta densidade de watts de até 7,0W/cm2,
possui blindagem em aço inox, os rabichos possuem comprimento 300
mm, trança metálica extra reforçada em inox e elemento proteção dos
rabichos nas laterais da peça.
Material de fabricação, chapa aço inox 430, mica de isolaçao fita níquel
cromo 80/20 de aquecimento kanthal, parafuso de ligação em aço inox
304, ou rabicho para alta temperatura.
Tamanho: 40 x 50mm
3 resistências
Valor = R$ 48,18
Valores obtidos através do SOLID:
Densidade = 8890.00 quilogramas por metro cúbico
Massa = 0.31 quilogramas
Volume = 0.00 metros cúbicos
Área de superfície = 0.02 metros quadrados
Site de Pesquisa: http://www.lojaderesistencias.com.br/inicio/25-resistencia-eletrica-coleira-de-mica-para-bico-40.html#/40-diametro-40/397-termopar-
nao/400-tipo_de_ligacao-rabicho/95-largura-50/26-voltagem-220
52
Figura 20 - Resistência
Fonte: Inventor
53
9.6. Motor
Cálculo de força
F = 101,338
𝑁
𝑚𝑚2
𝑥 14,208 𝑚𝑚2
F = 1439,804 N
Cálculo do Torque
Ʈ = 0,015 m x 1439,804 N
Ʈ = 21,597 N.m
Cálculo da Potência
Pot = 21,597 x 1,88
Pot = 40,602 w
Dados:
F = P x A
F= Força
P = Pressão de extrusão
A = Área da rosca com material
Dados:
Ʈ = d x F
D = diâmetro da rosca com material em metros
F = Força
Dados:
Pot = Torque x Velocidade angular
Torque = N.m
Velocidade Angular = rad/seg
Potência = Watts
54
Motor = 0,06 CV
Selecionamento do Motor
MAGMAX
Eixos reversos a 90º (maciço ou vazado), misto de engrenagens cilíndricas
com dentes helicoidais cementados e retificados e coroa e rosca sem fim,
disponíveis em reduções de 7,4 a 23.000 e capacidades de 57 a 1.550 Nm
(motores com potências de 0,12 a 11 kW). Fornecidos com pés ou flange, ou
braço de torção.
Engrenagens: Helicoidais retificadas + coroa e rosca sem-fim
Disposição dos eixos: Ortogonais
Reduções 2 ou 3 estágios: 7,4 a 500
Reduções 4, 5 ou 6 estágios: 200 a 23.000
Torque: 57 a 1.550 Nm
Motores disponíveis: 0,12 a 11 KW
Opções de entrada: Eixo Maciço, flange KTR, flange lanterna, motor
tipo 1 WEG
Fixação: Pés, flange, pés + flange, braço de torção.
Eixo de saída: Maciço, oco com chaveta, oco com disco de contração.
Figura 21 – Motoredutor MAGMAX
55
Figura 22 - Código do Produto Magmax
Fonte: Catálogo Magmax - Motorredutores e Redutores de Rosca Sem-Fim
h
tt
p
s:
//
e
n
si
n
a
m
e
f
a
z
e
r.
w
o
r
d
p
r
56
Figura 23 – Execução Magmax
Fonte: Catálogo Magmax – Motorredutores e Redutores de Rosca Sem-Fim
57
Figura 24 - Posição de trabalho Magmax
Fonte: Catálogo Magmax - Motorredutores e Redutores de Rosca Sem-Fim
58
Figura 25 - Potência de Trabalho
Fonte: Catálogo Magmax - Motorredutores e Redutores de Rosca Sem-Fim
59
Figura 26 - Fixação por pés motores Magmax
Fonte: Catálogo Magmax - Motorredutores e Redutores de Rosca Sem-Fim
60
9.7. Ventilador
Figura 27 - Micro ventilador axial M7 ALCD -VENTISILVA
MICROVENTILADOR AXIAL DE CARCAÇA DE ALUMÍNIO Ø70mm.
Características Técnicas
Modelo: M7 ALCD
Dimensão: 80X80X28 mm
Carcaça: Alumínio
Tensão: 127 / 220
Corrente: 121/52 mA
Potência: 12/9 W
Rotação: 2730/2710 RPM
Vazão: 10 l/s
Pressão: 3 mmCA
Frequência: 60 Hz
Peso Líquido: 0,30 Kg
Cor: Preto
Acabamento: PINTURA ELETROSTÁTICA
61
9.8. Rolamentos
Onde:
Carga mínima
Frm= 0,02 KN
Fa = carga axial real do rolamento [kN]
Fa = 0,5 x Fr / Y
Fa = 0,5 x 0,02 / 1,6
Fa = 0,063 KN
Força resultante em X =
X = Fa/Y = 0,063 / 1,6
X = 0,04 KN
Fo = Fa/Co = 0,063 / 33,5 = 0,0019
62
Valores tabela = Fo= Fa/Co=0,172 e=0,29 Y=1,88
P = carga dinâmica equivalente do rolamento [kN]
Fr = carga radial real do rolamento [kN]
P = 0,46x0,2+1,6x0,063
P = +/- 0,092 + 0,1008
P = +/- 0,1928 KN
P = Fr (+/- 0,01)
X = fator de carga radial para o rolamento
Y = fator de carga axial para o rolamento
Força média = (P+F)/2 = (0,1928 + 0,2)/2 = 0,1964 KN
N e Hc = Coeficiente de atrito deslizante = 0,002
Carga dinâmica equivalente no rolamento = Fa/Fr = 0,063/0,2 = 0,315 >
e= 0,29
P = 0,4xFr+YxFa => P = 0,4x0,2+1,6x0,063 => P= 0,1808
Carga estática equivalente do rolamento => Po= 0,5xFr+YxFa=>
Po= 0,5x0,2+1,6x0,063 =>Po= 0,1004+0,0994 => Po= 0,1998 Po=Fr
Coeficiente constante de atrito µ para rolamentos abertos (rolamentos
sem vedações de contato)
Rolamentos de rolos cônicos - Coeficiente de atrito µ = 0,0018
Valores de referência de especificação de vida útil para diferentes tipos
de máquina
Tipo de máquina - Especificação da vida útil
Máquinas para uso durante oito horas por dia, mas nem sempre
totalmente utilizadas: transmissões de engrenagens para finalidades
gerais, motores elétricos para uso industrial, trituradores rotativos.
Horas operacionais => 10.000… 25.000 hs
Semana = 8hs*5dias = 40 hs
Mês = 8hs*20dias = 160 hs
Ano = 160hs*12 dias = 1.920 hs
5 anos = 1920*5 dias = 9.600 hs
13 anos = 24.960 hs
Média de tempo = 10.000 hs
Média de anos = 13+5= 18/2 = 9 anos
9 anos =9*1920 = 17.280hs
63
Carga média de um intervalo de trabalho (varia de acordo com o valor
nominal)
Fm= Fmin+2*Fmáx/3 => 0,02+2,02/3 = 0,42/3 = Fm=0,14KN
Frm 0,01 KN
Capacidade de carga axial Fa <_ 0,5*Co Fa <_ 0,5*7,8 =
0,0039KN
Carga dinâmica equivalente - Cde Fa/Fr = 0,0039/0,01 = 0,39 KN
e>Cde P=Fa
Carga estática equivalente Po = 0,6*Fr + 0,5*Fa = 0,6*0,0039 +
0,5*0,01 = 0,00234+0,005 = 0,00734 KN Po = Fr (+/- 0,005)
Força média = (P+F)/2 = (0,0039 + 0,01)/2 = 0,0139 KN
N e Hc = Coeficiente de atrito deslizante = 0,002 µ
Imagens retiradas do catálogo da SKF
64
Rolamentos de rolos cônicos
Figura 28 - Rolamento de rolos cônicos 30202
Fonte: Catálogo de rolamentos SKF
65
Rolamentos rígidos de esferas
Figura 29 - Rolamento rígido de esferas 6002-2Z
Fonte: Catálogo de rolamentos SKF
66
9.9. Dimensionamento do Espaçador
Definido através das dimensões de encosto do rolamento.
9.10. Graxa
A LGMT 2 é uma graxa à base de óleo mineral espessada com sabão de lítio,
que apresenta excelente estabilidade térmica em sua faixa de temperaturas
operacionais. É de uso geral, adequada para uma ampla variedade de
aplicações industriais e automotivas.
Excelente estabilidade de oxidação;
Boa estabilidade mecânica;
Excelentes propriedades de resistência à água e inibição de ferrugem.
Aplicações típicas:
Equipamentos agrícolas;
Rolamentos automotivos de roda;
Esteiras transportadoras;
Motores elétricos pequenos;
Ventiladores industriais.
67
Figura 30 - Graxa SKF – LGHP 2
Fonte: Catálogo SKF
Valor = R$ 50,00 ~ R$70,00/Kg
68
9.11. Selecionamento do Acoplamento
Figura 31 - Catálogo selecionamento do Acoplamento
Fonte: Catálogo KBK
69
9.12. Selecionamento da chaveta
Figura 32 - Selecionamento do rasgo de chaveta
Fonte: ACIONAC
Chaveta com diâmetro 15H7.
70
9.13. Selecionamento Anel Elástico
Figura 33 - Tabela Anel Elástico
Fonte: TECÉM
71
9.14. Controlador de temperatura
Figura 34 - Controlador de Temperatura
REX-C100FK02-V
Especificação do item
Capacidade de Medição de Temperatura: 120 °C & Acima
Estilo: Handheld
Utilização: Industrial
Teoria: Controlador de temperatura
Mostrador: Digital
Alimentação: Carregador
Tamanho do Mostrador:1.9 Polegadas & Under
Modelo Número: REX-C100FK02-V*AN
Descrição do produto
Controlador digital de temperatura com sensor NTC, ideal para automatização
de refrigeradores, fornos, estufas, chocadeiras, viveiros e demais aplicações
que necessitem de controle automático de processos.
Características:
Alimentação: 100 V ~ 240 V AC
Modelo: REX-C100, Universal de Entrada +saída SSR
Controle PID
Especificações:
Exibição: Dual display para Celsius (C)
Gama: -0- 400C (Somente com a fábrica de termopar tipo K)
Termopar: K, J, S, P, R, Wre3 ~ Wre25
72
Termo Resistor: PT100, Cu50
Saída principal: SSR
PID refrigeração/aquecimento controle
1 RELÉ de alarme: Normal aberto, capacidade 250 V/3A AC ou 30 V/3A
DC
7 diferentes combinações de Saída Dupla com: alto/baixo/alto
desvio/baixo desvio/intervalo/fora de alarme intervalo/quebra.
Precisão: 0.5%
Entrada: K, J, E, R, S, PT100, Cu50
Dimensão: DIN: 1/16 (48 mm x 48 mm x 110 mm)
Peso: cerca de 200g
Parâmetros de controle PID programáveis individualmente.
P, I, d, período de controlo, coeficiente de filtro digital, e muito mais.
Relé de controle pronto para se conectar
DIN 1/8 grande form-factor a ser incluído/build-in para o seu produto.
Entrada: TC (K, J, S, E)/RTD (Pt100, CU50) de entrada universal, ou 0-
20mA sinal.
Saída de controle: SSR
Saída de alarme: 1 saída de linha, 7 tipos de modo de alarme:
alto/baixo/alto desvio/baixo desvio/intervalo/fora de intervalo/quebra de
alarme.
73
10. SISTEMA DE ARREFECIMENTO
Após todo o processo de extrusão, o filete sai pela matriz em uma temperatura
muito elevada de aproximadamente 250°C e precisa ser resfriado para
armazenagem correta.
Será feito um sistema de arrefecimento dentro de uma caixa de aço 1020 com
40 mm x 42 mm x 152,5 mm que comportaram 5 roletes para cargas leves da
TEKROLL e 3 micro ventiladores da TMG Eletrônica.
Ao ligar a extrusora o sistema de arrefecimento já será ligado simultaneamente
e assim que a primeira ponta do filete sair pela matriz o operador da máquina
ira conduzir manualmente o fio do PET para cima dos roletes transportadores.
O filete passa por cima dos roletes transportadores e os micros ventiladores
estarão em baixo dos roletes fazendo o papel de resfriar o mesmo.
Após passar pela caixa de arrefecimento o fio manterá a temperatura ambiente
e será armazenado da melhor forma evitando desgastes por causa da
mudança de temperatura que está ocorrendo nos dias atuais.
Micro ventilador axial M7 ALCD -VENTISILVA
MICROVENTILADOR AXIAL DE CARCAÇA DE ALUMÍNIO Ø70mm.
Características Técnicas
Modelo: M7 ALCD
Dimensão: 80X80X28 mm
Carcaça: Alumínio
Tensão: 127 / 220
Corrente: 121/52 mA
Potência: 12/9 W
Rotação: 2730/2710 RPM
Vazão: 10 l/s
Pressão: 3 mmCA
Frequência: 60 Hz
Peso Líquido: 0,30 Kg
Cor: Preto
Acabamento: PINTURA ELETROSTÁTICA
74
Figura 35 - Ventilador Cotado
75
Figura 36 - Ventilador Cotado 2
76
11. DIAGRAMA DE COMANDOS ELÉTRICOS
77
78
12. COMPONENTES ELÉTRICOS
Resistências
FIGURA 37: Componentes Elétricos – Resistências Elétrica
Fonte: Web
Botões
FIGURA 38: Componentes Elétricos - Botões
Fonte: Web
Fios
FIGURA 39: Componentes Elétricos – Fios elétricos
Fonte: Web
79
Controlador de temperatura
FIGURA 40: Componentes Elétricos – Controlador de Temperatura
Fonte: Web
Motor
FIGURA 41: Componentes Elétricos - Motoredutor
Fonte: Web
80
13. SEGURANÇA
Para operar uma máquina extrusora devem ser seguidas as seguintes Normas
Regulamentadoras:
NR-12 - SEGURANÇA NO TRABALHO EM MÁQUINAS E
EQUIPAMENTOS
Esta Norma Regulamentadora e seus anexos definem referências técnicas,
princípios fundamentais e medidas de proteção para garantir a saúde e a
integridade física dos trabalhadores e estabelece requisitos para a prevenção
de acidentes e agravos à saúde nas fases de operação, limpeza, manutenção,
inspeção, transporte, desativação e desmonte de máquinas e equipamentos de
trabalho no exercício laboral, em todas as atividades econômicas, sem prejuízo
da observância do disposto nas demais Normas Regulamentadoras – NR
aprovadas pela Portaria nº 3.214, de 8 de junho de 1978.
NR 12-ANEXO IX- INJETORA DE MATERIAIS PLASTICOS
Para fins de aplicação deste Anexo considera-se injetora a máquina utilizada
para a fabricação descontínua de produtos moldados, por meio de injeção de
material no molde, que contém uma ou mais cavidades em que o produto é
formado, consistindo essencialmente na unidade de fechamento - área do
molde e mecanismo de fechamento, unidade de injeção e sistemas de
acionamento e controle.
NR 6 - EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL – EPI
6.1 Para os fins de aplicação desta Norma Regulamentadora - NR, considera-
se Equipamento de Proteção Individual - EPI, todo dispositivo ou produto, de
uso individual utilizado pelo trabalhador, destinado à proteção de riscos
suscetíveis de ameaçar a segurança e a saúde no trabalho.
81
Figura 37 - Óculos de proteção
Fonte: Web
Figura 38 - Bota de Proteção
Fonte: Web
Figura 39 - Protetor Auricular
Fonte: Web
82
Figura 40 - Luva de Proteção
Fonte: Web
Obs: Para o projeto em questão não é necessário o uso do protetor auricular pois
o som causado pela extrusora não chega a ser alto suficiente para causar danos
auditivos. No caso seria necessária a utilização apenas da bota, óculos e luva.
NR 10 SEGURANÇA EM INSTALAÇÕES E SERVIÇOS COM
ELETRICIDADE
10.1 - OBJETIVO E CAMPO DE APLICAÇÃO
10.1.1. Esta Norma Regulamentadora - NR estabelece os requisitos e
condições mínimas objetivando a implementação de medidas de controle e
sistemas preventivos, de forma a garantir a segurança e a saúde dos
trabalhadores que, direta ou indiretamente, interajam em instalações elétricas e
serviços com eletricidade.
NR 25 – RESÍDUOS INDUSTRIAIS
25.1 Entende-se como resíduos industriais aqueles provenientes dos
processos industriais, na forma sólida, líquida ou gasosa ou combinação
dessas, e que por suas características físicas, químicas ou microbiológicas não
83
se assemelham aos resíduos domésticos, como cinzas, lodos, óleos, materiais
alcalinos ou ácidos, escórias, poeiras, borras, substâncias lixiviadas e aqueles
gerados em equipamentos e instalações de controle de poluição, bem como
demais efluentes líquidos e emissões gasosas contaminantes atmosféricos.
DISTÂNCIAS DE SEGURANÇA
Para determinação das distâncias de segurança das proteções de máquinas
injetoras é utilizada a norma NBR NM – ISO 13852/03 – Segurança de
Máquinas – Distâncias de segurança para impedir o acesso a zonas de perigo
pelos membros superiores. Essa norma estabelece valores para as distâncias
de segurança, de modo a impedir o acesso às regiões de risco.
NR 17 – ERGONOMIA
17.1. Esta Norma Regulamentadora visa a estabelecer parâmetros que
permitam a adaptação das condições de trabalho às características
psicofisiológicas dos trabalhadores, de modo a proporcionar um máximo de
conforto, segurança e desempenho eficiente.
84
14.OPERACIONAL
A extrusora é uma máquina extremamente usada na indústria plástica visando
fabricar monofilamentos, tubos, perfis e diversos produtos.
O processo de extrusão se baseia em alimentar o funil da extrusora com o
material moído ou granulado que através da gravidade o material cairá sobre a
rosca da extrusora, esse material será transportado dentro de um cilindro
aquecido por resistências elétricas, parte desse calor é causado pelo próprio
atrito do material com as paredes do cilindro.
Figura 41 - Sistema Operacional
Fonte: Web
85
No processo de extrusão o material passa por três zonas na rosca que são:
zona de alimentação, zona de compressão e zona de dosagem.
Figura 42 - Zonas na Rosca
Fonte: Web
Zona de Alimentação: Ela é responsável pelo transporte do material, o
aquecimento nesta zona é menor e há um resfriamento nesta região.
A altura do filete nesta região é maior, e o material é apenas transportado devido
à baixa taxa de aquecimento.
Zona de Compressão: Responsável pela fusão do material, nesta zona a uma
redução considerável da altura do filete da rosca.
A extensão dessa região depende do polímero, a fusão do material consiste em
temperatura, pressão e cisalhamento. Após isso o ar é expulso e o polímero é
entregue a zona de dosagem.
Zona de Dosagem: Tem como objetivo homogeneizar que é misturar o polímero
em seu estado viscoso para que ele seja entregue a matriz com vazão e pressão
constante.
A seguir será citado o passo a passo para operar uma Extrusora simples de
Filamentos.
1ºPasso: Antes de extrudar o plástico tem que aquecer a máquina, que
consiste em ligar a máquina e ajustar a temperatura.
2º Passo: A temperatura será ajustada de acordo com o material plástico
que será extrudado, será necessário aguardar mais ou menos 10
minutos para que a temperatura da máquina fique adequada.
3ºPasso: Ligar o motor e colocar o plástico em flakes no funil
86
4ºPasso: O operador terá que ajustar o fluxo de filamento, e esse
processo pode levar um tempo tanto para ajustar a temperatura quanto
ao fluxo de filamento.
5ºPasso: Após ajustar as configurações corretas iremos adquirir um
filamento solido e consistente.
Tabela 4 - Fusão dos Plásticos
Fonte: Web
87
15. MEIO AMBIENTE
Reciclar garrafa pet e utilizar o pet reciclável como matéria prima só traz
benefícios, combate à poluição e ajuda o meio ambiente.
Em menos de 20 anos de reciclagem do PET um novo setor industrial foi
criado. Esse novo setor baseou-se nas regras básicas do mercado que são:
oferta e procura.
Ao desenvolver aplicações para matéria prima do Pet reciclável a indústria do
pet gerou novas oportunidades, novos produtos utilizando matéria prima
reciclável e acabou gerando uma grande utilização desse material em diversos
setores. Aqui no Brasil há uma diversidade de usos da matéria prima do pet,
essa diversidade valoriza o material, a indústria têxtil é a maior usuária dessa
matéria prima. Isso mantem muitas empresas que comercializam o material e
ajuda a manter cooperativas e seus catadores.
Com o crescimento da reciclagem a indústria do pet acabou se tornando um
setor bastante rentável e funcional, vale ressaltar que um terço do faturamento
da indústria do pet está vindo da reciclagem. Isso acaba gerando novas
oportunidades, novos empregos, surgem novos produtos com a utilização do
pet reciclável. E isso incentiva cada vez mais a reciclagem em nosso país.
Além do lucro que a reciclagem traz, vale ressaltar os benefícios causados ao
meio ambiente.
Utilizar uma matéria-prima reciclada substitui um material virgem em diversos
produtos e em diversas áreas industriais, mas ainda a muito a ser feito um
dado levantado em 2015 mostra que 53% das garrafas pet não são
reutilizadas, uma matéria prima que poderia ser utilizada em diversos setores
infelizmente ainda está sendo descartada em lugares inapropriados e
prejudicando o meio ambiente.
88
16. PLANO DE MANUTENÇÃO
Tabela 5 - Plano de Manutenção
Método utilizado Peça
Equipamento
necessário
Periodicidade
Medição das falhas
dos rolamentos
Todos os
rolamentos
Medidor especial
ou analisador
1.500 horas
Engraxamento Rolamentos Graxa 15 dias
Desmontagem dos
componentes,
análise, limpeza e
troca (se
necessário)
Todos os
componentes
Conjunto de
chaves
estrela/boca,
chaves
Allen e alicate de
bico.
Todos os meses
Verificar folga
Entre a rosca e o
cilindro
Verificador de folga 6 meses
Análise de Óleos Motoredutor
Feita pelo
fabricante
6 meses
89
17. CUSTO DO PROJETO
Tabela 6 - Custo do Projeto I
Operação Horas Preço Total
Torno
Convencional
20 R$ 75,00 R$ 1.500,00
Torno CNC 4 R$ 80,00 R$ 320,00
Furadeira 1 R$ 65,00 R$ 65,00
Serra de Fita 1 R$ 62,50 R$ 62,50
Solda 1 R$ 82,50 R$ 82,50
Operador 26 R$ 8,80 R$ 228,80
Soma total = R$ 2.258,80
90
Tabela 7 - Custo Do Projeto II
91
Tabela 8 - Custo Do Protótipo
Componente Valor Quantidade Valor Total
Resistência R$ 41,00 3 R$ 123,00
Controlador de temperatura R$ 125,00 1 R$ 125,00
Termopar - Tipo K R$ 16,50 1 R$ 16,50
Parafusos - níquelados M6 R$ 0,60 20 R$ 12,00
Arruelas - níqueladas M6 R$ 0,20 40 R$ 8,00
Porcas - níqueladas M6 R$ 0,10 20 R$ 2,00
Valor total = R$ 286,50
92
18. CONCLUSÃO
No início do projeto o grupo conversou sobre possíveis temas e decidimos que
iriamos fazer uma extrusora de filamentos PET. Fizemos pesquisas para
conhecer sobre o tema, já que ele era desconhecido para todos. O primeiro
mês foi todo dedicado para isso.
Após 2 meses demos início aos primeiros croquis, alguns ficaram com
qualidade e outros não. Simultaneamente aos croquis fomos fazendo
pesquisas sobre os elementos individualmente. Os croquis levaram muito
tempo para serem feitos o que atrasou bastante o cronograma, finalizamos
então o semestre com alguns desenhos de sequência de processo prontos e
muitos desenhos faltando.
O fato de alguns atrasos deixou o grupo “dividido”, foi preciso muita dedicação
para o grupo voltar a ter foco total no trabalho em conjunto, os cálculos
começaram a ser realizados, os desenhos foram sendo finalizados e materiais
comprados. Com a chegada do mês de outubro juntamos tudo o que tínhamos
e concluímos que estávamos prontos para ir para a oficina e dar início ao
protótipo e monografia. A partir desse momento o trabalho foi concluindo-se
normalmente, com a finalização da monografia, slides para a apresentação e
protótipo.
O projeto em geral teve seus altos e baixos, momentos de discussões e de
acordos, uma desistência no meio do caminho e mesmo assim tudo foi
realizado com sucesso. A produção da extrusora de filamentos PET foi bem
complexo, cansativo e ainda mais gratificante.
93
19. REFERÊNCIAS
Capítulo 1: Acessado outubro de 2017
Texto retirado do site: www.abipet.org.br
Dados retirados do PDF Panorama_2013 da ABIPLAST
Capítulo 2: Acessado dia 31/10 e 01/11 de 2017
https://www.administradores.com.br/noticias/negocios/como-identificar-
necessidades-dos-consumidores/114290/ Acessado 01/11/17 02:00
https://www.filamentos3dbrasil.com.br/ http://www.novonegocio.com.br/marketing/como-fazer-uma-pesquisa-de-
mercado/
https://endeavor.org.br/pesquisa-de-mercado-como-fazer-uma/
http://blog.wishbox.net.br/2016/03/23/7-empresas-que-estao-faturando-
com-impressoras-3d/
http://www.imprimalab.com.br/
https://www.impressao3dtek.com.br/servicos-de-impressao-3d
http://www.opc.arq.br/
http://www.3dfactory.com.br/para-empresas/#!
http://metamaquina.com.br
http://www.3dxfilamentos.com.br/
https://3dlab.com.br/produto/filamento-pla-para-impressora-3d/
http://blog.wishbox.net.br/2016/05/24/filamentos-para-impressao-3d-2/
https://informatica.mercadolivre.com.br/cartuchos-toners-tintas/filamento-
impressora-3d
https://informatica.mercadolivre.com.br/cartuchos-toners-tintas/filamento-
impressora-3d
https://boaimpressao3d.com.br/categoria-produto/filamentos-para-
impressora-3d/
http://www.recyclean.com.br/
http://www.cprpet.com.br/
http://www.globalpetsa.com.br/
94
Capítulo 3:
Fórmula de Pressão de extrusão usada no diagrama de esforços e no
cálculo do motor retirado de PDF Aula8CM-Processo de extrusão link:
https://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/5840793/LOM3004/Aula8C
M.pdf página 36.
Imagem:
Resistências retiradas do site:
http://www.lojaderesistencias.com.br/inicio/25-resistencia-eletrica-
coleira-de-mica-para-bico-40.html#/40-diametro-40/397-termopar-
nao/400-tipo_de_ligacao-rabicho/95-largura-50/26-voltagem-220
Lista de insumos:
https://books.google.com.br/books?id=vaUwi3BLLboC&pg=PA1335&lpg
=PA1335&dq=normas+plastico,+aluminio+e+aços&source=bl&ots=aId1
O8q2dV&sig=2EIvIHCJbO-MpzVo4NCFQQXCQoY&hl=pt-
BR&sa=X&ved=0ahUKEwi8ro3a2sbWAhVBD5AKHbcMCsoQ6AEINzAG
http://www.tudosobreplasticos.com/processo/extrusao.asp
http://www.tudosobreplasticos.com/processo/extrusao.asp
Motor selecionado a partir do catálogo Cat_Magmax:
http://www.wegcestari.com.br/index.php/pt/produtos/motorredutores/mag
max/item/download/141_2e12ef65161e82d46f7c301e8430cfb0 e do site
de compra:
http://www.wegcestari.com.br/index.php/pt/produtos/motorredutores/mag
max
Datasheet-SUSTADUR-PET
95
Informações sobre as resistências elétricas retiradas do catálogo da
Resisten-resistências elétricas. Link: http://www.resisten.com.br/resisten-
resistencias-eletricas.pdf
Informações dos rolamentos retirados do catálogo da SKF: 10000_2-PT-
BR---Rolling-bearings. Link: http://www.skf.com/binary/82-
121486/10000_2-PT-BR---Rolling-bearings.pdf
Capítulo 4:
http://abipet.org.br/index.html?method=mostrarInstitucional&id=49
http://www.fragmaq.com.br/blog/importancia-reaproveitamento-garrafas-
pet/
96
ANEXO
NR 6 - EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL – EPI
6.1.1 Entende-se como Equipamento Conjugado de Proteção Individual, todo
aquele composto por vários dispositivos, que o fabricante tenha associado
contra um ou mais riscos que possam ocorrer simultaneamente e que sejam
suscetíveis de ameaçar a segurança e a saúde no trabalho.
ANEXO I-LISTA DE EQUIPAMENTOS DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL
B - EPI PARA PROTEÇÃO DOS OLHOS E FACE
B.1 - Óculos
a) óculos para proteção dos olhos contra impactos de partículas volantes.
C - EPI PARA PROTEÇÃO AUDITIVA
C.1 - Protetor auditivo
a) protetor auditivo circum-auricular para proteção do sistema auditivo contra
níveis de pressão sonora superiores ao estabelecido na NR-15, Anexos n.º 1 e
2;
G - EPI PARA PROTEÇÃO DOS MEMBROS INFERIORES
G.1 - Calçado
a) calçado para proteção contra impactos de quedas de objetos sobre os
artelhos;
b) calçado para proteção dos pés contra agentes provenientes de energia
elétrica;
c) calçado para proteção dos pés contra agentes térmicos;
d) calçado para proteção dos pés contra agentes abrasivos e escoriantes;
e) calçado para proteção dos pés contra agentes cortantes e perfurantes;
f) calçado para proteção dos pés e pernas contra umidade proveniente de
operações com uso de água;
97
g) calçado para proteção dos pés e pernas contra agentes químicos - (Alterada
pela Portaria MTE n.º 505, de 16 de abril de 2015)
G.4 - Calça
a) calça para proteção das pernas contra agentes abrasivos e escoriantes;
b) calça para proteção das pernas contra agentes químicos;
(Alterada pela Portaria MTE n.º 505, de 16 de abril de 2015)
c) calça para proteção das pernas contra agentes térmicos;
d) calça para proteção das pernas contra umidade proveniente de operações
com uso de água.
e) calça para proteção das pernas contra umidade proveniente de precipitação
pluviométrica. (NR)
(Inserida pela Portaria MTb n.º 870, de 06 de julho de 2017)
F - EPI PARA PROTEÇÃO DOS MEMBROS SUPERIORES
F.1 - Luvas
a) luvas para proteção das mãos contra agentes abrasivos e escoriantes;
b) luvas para proteção das mãos contra agentes cortantes e perfurantes;
c) luvas para proteção das mãos contrachoques elétricos;
d) luvas para proteção das mãos contra agentes térmicos;
e) luvas para proteção das mãos contra agentes biológicos;
f) luvas para proteção das mãos contra agentes químicos;
g) luvas para proteção das mãos contra vibrações;
h) luvas para proteção contra umidade proveniente de operações com uso de
água;
i) luvas para proteção das mãos contra radiações ionizantes.
98
ANEXO 1
NR 10 SEGURANÇA EM INSTALAÇÕES E SERVIÇOS COM
ELETRICIDADE
10.1.2. Esta NR se aplica às fases de geração, transmissão, distribuição e
consumo, incluindo as etapas de projeto, construção, montagem, operação,
manutenção das instalações elétricas e quaisquer trabalhos realizados nas
suas proximidades, observando-se as normas técnicas oficiais estabelecidas
pelos órgãos competentes e, na ausência ou omissão destas, as normas
internacionais cabíveis.
NR 25 – RESÍDUOS INDUSTRIAIS
25.1 Entende-se como resíduos industriais aqueles provenientes dos
processos industriais, na forma sólida, líquida ou gasosa ou combinação
dessas, e que por suas características físicas, químicas ou microbiológicas não
se assemelham aos resíduos domésticos, como cinzas, lodos, óleos, materiais
alcalinos ou ácidos, escórias, poeiras, borras, substâncias lixiviadas e aqueles
gerados em equipamentos e instalações de controle de poluição, bem como
demais efluentes líquidos e emissões gasosas contaminantes atmosféricos.
99
DISTÂNICAS DE SEGURANÇA
Para determinação das distâncias de segurança das proteções de máquinas
injetoras é utilizada a norma NBR NM – ISO 13852/03 – Segurança de
Máquinas – Distâncias de segurança para impedir o acesso a zonas de perigo
pelos membros superiores. Essa norma estabelece valores para as distâncias
de segurança, de modo a impedir o acesso às regiões de risco.
Tabela 3 - Distância de Segurança
Fonte: NBR NM - ISO 13852/03
100
ANEXO 2
NR 17 – ERGONOMIA
17.1. Visa estabelecer parâmetros que permitam a adaptação das condições
de trabalho às características psicofisiológicas dos trabalhadores, de modo a
proporcionar um máximo de conforto, segurança e desempenho eficiente.
A disposição da mesa deve atender na altura e largura a necessidade do
operador, de forma que não comprometa sua segurança e conforto. Todos os
itens que se deve seguir para garantir isso estão na Norma Regulamentadora
17, composta por diversos itens.