Compressor de Ar para Inflar Balões

Prévia do material em texto

16
UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
ENGENHARIA MECÂNICA
Alessandro Akiama Couto Borges
Deyvisson Henrique de Lima Souza
Juan Vinicius Canabrava Moreno
Rodolfo Elias Carvalho Barbosa
COMPRESSOR DE AR
	
Niterói
2018
RESUMO
 O projeto tem a proposta de ser didático, dinâmico, economicamente viável e comercializável.
O projeto se trata de um compressor de ar que tem como a principal função inflar balões de ar. O mecanismo será constituído por material reciclável e recondicionado para a função. A dinâmica do mecanismo consiste no movimento acionado por uma manivela, girando uma redução de engrenagens provocando maior torque/rotação para movimentação da haste que proporciona o movimento a uma bomba, que injeta e comprime o ar em um cilindro, ficando armazenado para o acionamento da válvula para que seja inflado um balão de ar.
Palavras-chave: compressor, mecanismo, bomba, manivela.
LISTA DE FIGURAS
1	ESQUEMÁTICO DO COMPRESSOR DE AR BIELA MANIVELA 	8
2	PASSOS PARA PREPARO DO EXTINTOR	10
3	ENSAIO DA MONTAGEM DO SISTEMA DE MOVIMENTO	11
4	Gráfico deslocamento x Θ	12
gggggg
LISTA DE TABELAS
1	 RELAÇÃO R, L x Θ	12
2	 CUSTOS DOS MATERIAIS	15
gggggggggg
LISTA DE SÍMBOLOS
r - deslocamento da base (m)
l - deslocamento resultante (m)
𝜃 - ângulo de fase ou deslocamento da fase (rad)
SUMÁRIO
 
1	INTRODUÇÃO	7
2	REPRESENTAÇÃO DO MECANISMO	8
3	MONTAGEM E FABRICAÇÃO DO MECANISMO	8
3.1	ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS DOS COMPONENTES	9
3.2	PROCESSOS DE PREPARO DOS COMPONENTES DO MECANISMO	10
3.3	MONTAGEM	12
3.4	FIXAÇÃO	13
4	CONCLUSÃO	14
5	CRONOGRAMA	15
6	MATERIAIS E CUSTOS	15
7	TRABALHOS FUTUROS OU MELHORIAS DO PROJETO	16
8	BIBLIOGRAFIA	16
INTRODUÇÃO
O compressor de ar, é um equipamento pneumático que capta ar do ambiente externo através da conversão de movimento mecânico em compressão do ar, armazenando-o em seu reservatório próprio sob alta pressão variável à aplicação, foi inventado em 1654 por um alemão chamado Otto Von Guericke. E ele também pode ser definido como estrutura mecânica industrial, com o foco em elevar a energia utilizável de gases, com uma pressão alta.
O projeto tem como objetivo, através de um mecanismo biela/manivela comprimir ar em um cilindro para posteriormente ser utilizado para encher balões.
A montagem do projeto será realizada principalmente com material reutilizado, entre eles engrenagens, rolamentos, suportes, partes de motocicletas e bicicleta, extintor de incêndio e madeira.
Todo processo de montagem se dará artesanalmente, usando como única mão de obra profissional as partes que necessitarem de solda por eletrodo revestido.
A utilização do ar comprimido é fundamental para muitos processos, um dos exemplos mais comuns é o uso do ar comprimido em controle pneumático de maquinas ou processos, assim como em veículos, e no transporte de partículas (transporte pneumático), como vernizes e tintas em equipamentos para pintura. 
Neste projeto foi utilizado o modelo do compressor de êmbolo, onde seu funcionamento consiste no acionamento de um êmbolo em um movimento linear. Este modelo pode ser utilizado com dois ou mais estágios, assim, é possível comprimir mais ar e com menos esforço. Este modelo e sofre aquecimento durante a transmissão do gás externo para o compressor, por esse motivo, para estes modelos é necessário um sistema de refrigeração.
O sistema biela-manivela é reversível, girando em sentido opostos pode-se cria compressão ou vácuo, dependendo do sistema da câmara, abertura da válvula de admissão e compressão. O movimento produzido por ela, pode se comparar ao de um “pistão” no motor de um veículo, onde se vê obrigada a girar quando em funcionamento. 
REPRESENTAÇÃO DO MECANISMO
Figura 1: ESQUEMÁTICO DO COMPRESSOR DE AR BIELA-MANIVELA
MONTAGEM E FABRICAÇÃO DO MECANISMO
Esse mecanismo apenas realiza movimento plano. Por isso, buscaram-se sistemas que utilizam da rotação de um eixo para obter movimentos lineares alternativos ou angulares. Sendo esse constituído por manivela, a biela, o cursor e o bloco que ocorrerá a transformação do movimento.
Através de dimensionamento por meio de cálculos foram feitas partes da montagem manual do mecanismo, composto por roldanas, polias (corrente), hastes, manivelas, pistão e cilindro.
Para comprimir ar, utilizou-se uma bomba de calibração de suspensão com as seguintes especificações técnicas, indicadas no tópico 3.1.
3.1 - Especificações técnicas de componentes
-Bomba
Material: alumínio 6063.
Pressão máxima: 300 psi / 20 bar.
Curso: 20 cm.
-Cilindro:
Extintor de incêndio.
Pressão máxima: 2 Mpa ou 21 kgf/cm²
Pressão de trabalho: 1 Mpa ou 10,5 kgf/cm²
Peso: 2 kg 
Material: aço carbono
-Haste:
Comprimento: 30 cm.
Material: aço
3.2 - Processos de preparo dos Componentes do mecanismo
 
 
Figura 2: Passos para o preparo do extintor
 
Figura 3: Ensaio da montagem do sistema de movimento
 O sistema tem acionamento mecânico manual biela-manivela. Este movimento permite gerar uma grande pressão sem recorrer a grandes esforços físicos.
Dimensionamos um sistema de engrenagens para ganho de torque e velocidade nos ciclos de movimentos com proporções a serem confirmadas na montagem do mecanismo.
Tendo como dimensões iniciais a haste: r= 30 cm e l= 40 cm para cada ângulo na tabela resultam no gráfico a seguir.
Tabela 1: Relação R, L x Θ
Figura 4: Gráfico deslocamento x Θ
- Montagem
No primeiro momento cortou-se o quadro de uma bicicleta com uma esmerilhadeira de 840 watts com disco de corte, logo a pós, retiramos os pedais da engrenagem para assim podermos utilizar a engrenagem como transmissora de movimento rotacional em linear através da biela acoplada a bomba pneumática, para assim poder comprimir o ar externo dentro do cilindro, onde são suportados 2 Mpa (pressão máxima) .
 Foi utilizada também uma engrenagem de motocicleta onde irá funcionar a manivela e também onde ocorrerá o torque de entrada para todo mecanismo, com uma corrente de 98,48 cm, no qual o ciclo dela faz a transferência de torque versus velocidade angular para a engrenagem na qual está o biela que fará o movimento tangente a ela.
- Fixação
O cilindro de ar, a bomba, o suporte da bomba, não utilizaram soldas para serem fixados, e sim abraçadeiras e parafusos. 
Já as engrenagens, a manivela, suporte onde haverá a transmissão de rotação, utilizarão a solda. 
De todo o projeto, alguns itens foram fixados através de abraçadeiras, devido o seu material não suportar soldas e também visando um projeto de manuseio prático, principalmente o cilindro.
Teve também alguns itens que precisaram de soldas para ser fixados a base, em conjunto aos outros componentes do projeto assim como :
-Engrenagens;
-Suportes das engrenagens;
-Manivela;
CONCLUSÃO
O projeto compressor de ar propiciou um resultado satisfatório. Não houveram custos muito elevados para sua produção, mas demandou tempo e esforço de todos os integrantes para que o projeto chegasse ao seu estágio final, sendo funcional e original.
CRONOGRAMA
	ATIVIDADES
	MARÇO
	ABRIL
	MAIO
	PESQUISA DO TEMA
	X
	
	
	DEFINIÇÃO DO TEMA
	X
	
	
	PESQUISA BIBLIOGRÁFICA
	X
	
	
	COLETA DE DADOS
	
	X
	
	ELABORAÇÃO DO PROJETO
	
	
	X
	ENTREGA DO PROJETO
	
	
	X
 MATERIAIS E CUSTOS
	MATERIAL
	PREÇO (R$)
	QUANTIDADE
	ABRAÇADEIRAS2,00
	2
	ARRUELAS DE ½’
	0,80
	2
	EIXO DE FIXAÇÃO DA COROA
	20,00
	1
	PARAFUSOS ¼’
	1,20
	2
	SOLDA
	50,00
	1
	BOMBA PNEUMÁTICA
	54,90
	1
Tabela 2: Custos dos materiais
O custo médio do projeto foi de R$ 132,90. 
TRABALHOS FUTUROS OU MELHORIAS DO PROJETO
Após a conclusão do projeto será realizados mais estudos assertivos para dimensionamento de componentes do mecanismo, pesquisas no âmbito de montagem e estudos dos dados resultantes.
NORTON, Robert L. Cinemática e Dinâmica dos Mecanismos. 1. ed. Porto Alegre: 
AMGH, 2010.
https://www.ageradora.com.br/como-funciona-um-compressor-de-ar-industrial/
https://pt.wikipedia.org/wiki/Compressor_de_ar
http://portaldoaluno.webaula.com.br/portalsava/aluno/view/home/default.asp
VIVIANE, V. , Servo Mecanismo Pneumático, São Carlos, 1978