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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.
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