Aula 5 - Nervuras

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Projeto de Peças Plásticas 
02/04/15 
Prof. Cláudia Fontoura 
Nervuras e 
Reforços 
 As nervuras são métodos eficazes para aumento de 
rigidez e redução de espessura como forma de evitar os problemas 
causados por paredes espessas. 
 
 As nervuras, quando localizadas convenientemente, 
podem ser utilizadas também para facilitar o fluxo do polímero, 
evitando assim o empenamento. Mas nervuras mal dimensionadas 
podem causar rechupes e empenamentos nas peças. 
Nervuras 
 Em termos gerais, a rigidez de uma peça pode ser 
aumentada das seguintes formas: 
 
 aumentando-se a espessura das paredes. 
 aumentando-se o módulo de elasticidade (elevando-se 
por exemplo a proporção de fibras de reforço). 
 incorporando-se nervuras ao desenho. 
Nervuras 
 Quando a rigidez exigida não puder ser obtida no 
projeto, a etapa recomendada a seguir é escolher um material 
que apresente um módulo de elasticidade mais elevado que 
aquele do material original. 
 
 Uma forma simples de se aumentar o módulo de 
elasticidade é aumentar a proporção de fibras de reforço de um 
polímero. 
 
 No entanto, admitindo-se a mesma espessura de 
parede, isso resulta apenas no aumento linear da rigidez. Uma 
solução muito mais eficaz é aumentar a rigidez através de 
nervuras corretamente projetadas. 
Nervuras 
 A rigidez da peça é aperfeiçoada como resultado do 
aumento no momento de inércia. Quanto às dimensões ideais 
das nervuras, é geralmente necessário levar em conta não só as 
considerações de engenharia no projeto, como também os 
fatores técnicos relativos à produção e aos aspectos estéticos. 
Nervuras 
Existe uma grandeza física associada à inércia de 
rotação. Ela é denominada momento de inércia. Assim 
como um corpo massivo apresenta sua tendência de 
permanecer em seu estado inicial de movimento com 
uma velocidade constante, também existe uma 
resistência à mudança no movimento rotacional. Esta 
resistência à mudança em sua velocidade angular é 
conhecida como momento de inércia do respectivo corpo. 
Dimensões ideais das nervuras 
 Ao se projetar as nervuras, um grande momento de 
inércia pode ser obtido mais facilmente prevendo-se nervuras 
altas e grossas. No entanto, quando se trata de polímeros de 
engenharia, essa abordagem gera, normalmente, sérios 
problemas, como rechupes, vazios e empenamento. 
 
 Além disso, se a altura das nervuras for muito elevada, 
há o risco das nervuras flambarem sob carga. 
 Por essa razão, é absolutamente necessário manter as 
dimensões das nervuras dentro de proporções razoáveis. 
 Para se assegurar a extração da peça nervurada isenta 
de problemas, é essencial prever um ângulo de saída. 
Restringir o acúmulo de material 
 O dimensionamento das nervuras é importante, quando 
se trata de peças que exigem acabamento superficial de alta 
qualidade, como as calotas. 
 
 O desenho correto das nervuras reduz a tendência à 
formação de rechupes, aumentando assim a qualidade das 
peças. 
 O acúmulo de material na base da nervura é definido pelo 
círculo imaginário traçado na Figura. 
 Respeitando-se as proporções dimensionais 
recomendadas, esse "círculo" pode ser o menor possível e o 
rechupe pode ser evitado ou reduzido. Se o círculo imaginário for 
muito grande, nessa área de acúmulo de material, podem se 
formar vazios o que reduz drasticamente as propriedades 
mecânicas. 
Restringir o acúmulo de material 
Restringir o acúmulo de material 
 Demais detalhes como buchas para fixação de parafusos 
ou detalhes requeridos pelo produto devem apoiar-se nestas 
mesmas regras para garantia de um aspecto de aparência 
aceitável e não formação de bolhas no interior da peça moldada, 
que podem levar a falhas de desempenho, como demonstrado 
na figura. 
Exemplo de buchas de fixação para 
parafusamento junto a parede do produto 
Redução da tensão na base das nervuras 
 Se a peça nervurada for exposta a cargas aplicadas, 
podem se formar tensões na base das nervuras. Se não forem 
previstos raios de transição nessas áreas, podem se acumular 
picos muito elevados de concentração de tensões que levam com 
muita frequência a rachaduras e à falha da peça. 
 A solução é prever um raio de transição suficientemente 
amplo (Figura 1), que permita a distribuição mais adequada das 
tensões, na base da nervura. 
 
 Por outro lado, os raios muito amplos também aumentam o 
diâmetro do círculo imaginário, o que pode, por sua vez, resultar nos 
problemas já mencionados. 
Redução da tensão na base das nervuras 
Escolha da estrutura das nervuras 
Estruturas com nervuras 
cruzadas mostraram sucesso, no 
projeto de peças plásticas, isto 
porquê podem suportar diversas 
configurações de cargas 
aplicadas. 
A estrutura com nervuras 
cruzadas, corretamente projetada 
em função das cargas previstas, 
assegura a distribuição uniforme 
da carga por toda a peça moldada. 
Escolha da estrutura das nervuras 
 Os nódulos que se formam nas interseções das nervuras 
representam acúmulos de material, devendo ser otimizados para 
se prevenir problemas. 
Escolha da estrutura das nervuras 
 É igualmente necessário tomar o cuidado de assegurar 
que seja evitado o acúmulo indevido do material, nos pontos 
onde as nervuras se unem às bordas da peça. 
 Se há espaço suficiente, a utilização de nervuras é uma 
prática econômica, a fim de aumentar a integridade estrutural das 
peças plásticas, sem a necessidade de paredes espessas. 
Nervuras são fornecidas para fins de espaçamento, para suportar 
os componentes, e para outras utilizações. 
 
 Embora o uso de nervuras dá ao designer grande 
liberdade na adaptação de forma eficiente a resposta estrutural 
de uma peça de plástico, as nervuras também podem resultar em 
problemas de deformação e de aparência. 
 
 Em geral, os engenheiros experientes não usam nervuras 
enquanto houver dúvida se elas são estruturalmente necessárias. 
Adicionando nervuras após a construção da ferramenta 
geralmente é simples e relativamente barato, uma vez que 
envolve a remoção de aço. 
Utilização de Nervuras 
Utilização de Nervuras 
 A ordem de importância que segue estes fatores podem variar, 
dependendo do produto a ser projetado e da familiaridade do designer com 
os materiais e processos particulares. 
 Existem algumas orientações básicas para o design de 
nervuras que devem ser seguidas. O mais importante é fazer 
com que a espessura da nervura com nervuras em áreas de 
aparência opostas, a largura deve ser mantida tão fina quanto 
possível. 
Utilização de Nervuras 
Exemplo de orientação das nervuras: Nervura Bidirecional 
(direita) pode reduzir ou eliminar curvatura ou flexão; 
nervuras circular ou diagonal (esquerda) reduz ou elimina a 
torção. 
 Em áreas onde a estrutura é mais importante do que a 
aparência ou com materiais de baixo grau de encolhimento, 
nervuras são frequentemente de 75%, ou mesmo 100%, da 
espessura da parede do lado de fora. 
 
 O primeiro passo na criação de uma nervura é 
determinar as limitações dimensionais, seguido pelo 
estabelecimento da forma que a nervura terá que ter para 
produzir uma peça com boa resistência e aparência satisfatória 
que pode ser produzida economicamente. 
Utilização de Nervuras 
 A Figura abaixo mostra um botão de rádio com peso 
aliviado na parte posterior. Para assegurar sua resistência durante 
sua aplicação, a peça foi reforçada por meio de nervuras. 
Peça com alívio interno e reforço em sua estrutura 
Exemplos de aplicação 
Exemplos de aplicaçãoA Figura mostra um volante para registro que também 
foi aliviado na parte posterior, sendo reforçado com quatro 
nervuras radiais. 
Produto com alivio e reforço interno 
Exemplos de aplicação 
 A Figura mostra uma base aliviada posterior e reforçada 
por meio de nervuras. 
Produto com nervuras na parte interna 
 Em situações nas quais é necessária a utilização de 
nervuras de grandes dimensões, os eventuais “chupados” podem 
ser disfarçados por meio de artifícios como: 
 
1. Utilização de seção em desnível, imediatamente acima da 
nervura (Figura a). 
2. Incorporação de filete decorativo (Figura b). 
3. Uso de texturização da superfície oposta à nervura. Esse 
artifício é o mais indicado para caixas com divisórias. 
Alternativas para disfarçar possíveis rechupes 
Exemplos de aplicação 
Regras de Nervuramento 
Regras de Nervuramento 
 Os furos devem estar longe das proximidades de 
nervuras em uma distância (dimensão G) que seja equivalente à 
metade ou pelo menos a um terço do seu diâmetro. 
 A Figura exemplifica a distância mínima do furo em 
relação à nervura. 
Distância mínima entre um furo e uma parede de produto 
Exemplos de aplicação 
Exemplos de aplicação 
 A Figura mostra um produto com nervuras, furos, 
ressaltos e pinos posicionadores. 
Produto com nervuras, furos, ressaltos e castelos 
 A Figura mostra uma caixa interna de rádio, onde se 
pode observar um castelo com reforço (3) e outros sem reforços 
(1, 2 e 4). 
Exemplos de aplicação 
Exemplo de peça com diversos castelos 
Exemplos de aplicação 
 A Figura ilustra proporções de um castelo próximo à 
parede do produto em relação à espessura do mesmo. 
Proporções de castelos próximos a 
paredes do produto 
 A Figura ilustra a 
proporções do castelo 
longe da parede do 
produto em relação à 
espessura do mesmo. 
Exemplos de aplicação 
Proporção de castelos longe de 
paredes do produto 
 A Figura ilustra a proporção da espessura da peça em 
relação à parte externa do produto. 
Exemplos de aplicação 
Espessura da peça x parede externa do 
produto 
 Para obtenção de melhores produtos devem ser utilizados 
reforços que podem ser de forma lateral ou longitudinal. As 
Figuras ilustram proporções da nervura. 
Dimensionamento de nervuras e reforços 
 A Figura ilustra raios de concordância para nervuras e 
castelos. Estes raios servem para reforçar a ligação das nervuras 
e castelos com a peça, porém se exagerados deixam marcas de 
rechupe do outro lado do produto. 
Observações sobre raios 
Exemplos de aplicação 
Barra de Impacto (Travessa da porta) 
 A barra de impacto tem função de estruturar o conjunto e 
colaborar com a resistência ao impacto lateral. 
 Estudo feito para redução de 40% de massa com a 
utilização de PA reforçada com fibra de vidro e que com as 
propriedades do material somado ao design estruturado com 
nervuras, consegue-se absorver mais energia do que uma travessa 
comum. 
Exemplos de aplicação 
Perfis de Borda 
 A rigidez necessária às bordas de bacias, vasilhas e 
recipientes de grande capacidade é conseguida com a utilização de 
perfis de reforço nessas áreas. 
 É essencial manter a uniformidade da parede no desenho 
desses perfis. 
 Perfis como os mostrados na Figura a não são 
recomendáveis (apesar de serem encontrados algumas vezes na 
prática), pois a maior concentração que ocorre na região da borda 
tende a abaular o corpo da peça. Ao contrário, pode-se obter bons 
resultados com os perfis mostrados na Figura b. 
Perfis de borda 
 Além de nervuras, existem outros métodos para melhorar as 
propriedades de corte. Muitas delas podem ser projetadas com 
características funcionais ou promover boa aparência para o 
produto. 
 
 Basicamente, para aumentar a capacidade de transporte de 
carga ou aumentar a rigidez, é necessário aumentar as 
propriedades do material plástico ou as propriedades de secção da 
estrutura. 
 
 Aperfeiçoamentos benéficos no material podem ser feitos 
em certos casos, alterando o grau ou tipo, composição ou 
elementos de liga, e incorporando agentes de enchimento ou 
reforços de fibra. 
Reforços 
 Na medida em que a estrutura tem algum problema, 
seções de espessamento da parede, muitas vezes, revelam-se 
um meio prático de aumentar as propriedades da seção, mas 
não pode, certamente possuir limitações econômicas em termos 
de ciclos de uso e moldagem de materiais. 
 
 Alguns exemplos típicos de tais estruturas e os 
potenciais problemas a considerar são mostrados na Figura 
através de algumas formas geométricas que fornecem ao 
designer métodos alternativos de aumento de propriedades, 
como por exemplo, reforços, ondulações (corrugações) e 
abaulamentos. 
Reforços 
Reforços 
 As formas corrugadas e o abaulamento fornecem ao 
projetista maior desempenho da peça sem ter que adicionar 
nervuras. 
 
 Destes dois métodos, a forma corrugada é a mais 
eficaz. Porém, a alternativa ao corrugado é a utilização do 
formato de abaulamento. 
 
 Quando uma peça é abaulada, sua parede é 
moldado em uma forma convexa. Em alguns casos, este 
método pode ser preferido ao corrugado para fins estéticos. 
Do ponto de vista estrutural, porém, a forma abaulada não 
oferece a mesma rigidez que o reforço corrugado. 
Reforços 
 Reforços são estruturas de suporte para a borda de uma peça ou 
saliências. As diretrizes de design para espessuras de reforço, 
espaçamento e cone ou projeto são as mesmas que para as nervuras. As 
dimensões indicadas na Figura em altura, comprimento e espaçamento 
são as menores dimensões aceitáveis para um bom projeto de reforço. 
Reforços 
Dimensionamento de reforços 
Exercícios 
1 - Qual o efeito causador do empenamento em peças injetadas? 
2 - Quais as principais formas de eliminar os rechupes (chupados) 
em peças injetadas? 
3 - Cite as principais funções das nervuras em produtos plásticos. 
Descreva uma dessas funções. 
4 - Que procedimento deve ser tomado para a redução da tensão 
das nervuras? 
5 – Quais mudanças devem ser feitas nas peças para que sejam 
consideradas peças de qualidade e sem defeitos de moldagem? 
a) b) c)