Trilhadora compacta para feijão

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UNIVERSIDADE POSITIVO 
 
 
CESAR AUGUSTO ORLOWSKI DE ANDRADE 
MATEUS LUCCA PUPIA 
 
 
 
 
 
 
PROJETO DE UMA MÁQUINA COMPACTA PARA TRILHAR FEIJÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
CURITIBA 
2018 
UNIVERSIDADE POSITIVO 
 
 
CESAR AUGUSTO ORLOWSKI DE ANDRADE 
MATEUS LUCCA PUPIA 
 
 
 
 
 
 
PROJETO DE UMA MÁQUINA COMPACTA PARA TRILHAR FEIJÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
CURITIBA 
2018 
Sumário 
 
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 4 
1.1 Objetivos ................................................................................................................. 5 
1.1.1 Objetivos Específicos ....................................................................................... 5 
1.2 Justificativa ............................................................................................................. 6 
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ................................................................................... 7 
2.1 História ................................................................................................................... 7 
2.2 Colheita .................................................................................................................. 8 
2.3 Público Alvo ............................................................................................................ 8 
2.4 Equipamentos Existentes ....................................................................................... 9 
2.5 Produção De Feijão .............................................................................................. 12 
2.6 Dimensionamento ................................................................................................. 13 
3 METODOLOGIA......................................................................................................... 15 
3.1 Projeto Do Equipamento ....................................................................................... 15 
3.1.1 Estrutura......................................................................................................... 16 
3.1.2 Debulha .......................................................................................................... 18 
3.1.3 Limpeza E Seleção dos Grãos ....................................................................... 20 
3.1.4 Peneira ........................................................................................................... 22 
3.2 Custos Do Projeto ................................................................................................. 23 
3.3 Desenho em CAD ................................................................................................. 24 
3.4 Simulações ........................................................................................................... 26 
3.4.1 Análise Do Debulhador .................................................................................. 26 
3.4.2 Análise Do Eixo Da Peneira ........................................................................... 30 
3.4.3 Análise Haste Da Peneira .............................................................................. 34 
3.4.4 Análise Da Estrutura ...................................................................................... 38 
3.4.5 Análise Do Fluxo De Vento ............................................................................ 42 
3.5 Construção Da Máquina ....................................................................................... 44 
4 RESULTADOS ........................................................................................................... 48 
5 CONCLUSÃO............................................................................................................. 51 
5.1 Sugestões de Melhorias Futuras .......................................................................... 51 
AGRADECIMENTOS ........................................................................................................ 52 
REFERÊNCIAS ................................................................................................................. 53 
ANEXOS E APÊNDICES .................................................................................................. 56 
 
 
PROJETO DE UMA MÁQUINA COMPACTA PARA TRILHAR FEIJÃO 
 
Cesar Augusto Orlowski de Andrade, cesarorlowski-7@hotmail.com 
Mateus Lucca Pupia, mateus.pupia@hotmail.com 
Luís Henrique Stocco da Silva, luis.stocco@up.edu.br 
 
Universidade Positivo, R. Professor Pedro Viriato Parigot de Souza, 5300 - Campo 
Comprido, Curitiba - PR. 
 
 
Resumo: Baseando-se em máquinas existentes, mas em sua maioria antigas e sem 
tecnologia ou critérios de segurança, buscamos desenvolver um protótipo para trilhamento 
de grãos, com ênfase no feijão. O objetivo deste trabalho é construir uma máquina de maior 
eficiência, praticidade e segurança, com desafio de conciliar todos estes pontos com um 
orçamento enxuto, pois a máquina deve ser competitiva no cenário atual. Existe no 
mercado máquinas mais modernas, entretanto seu valor é muito elevado se comparado as 
máquinas antigas, que ainda são muito utilizadas apesar da idade. Visando pequenos e 
médios produtores o equipamento é movido a partir de um motor estacionário a gasolina, 
apresenta dimensões reduzidas para facilitar o transporte e novas soluções para o 
processo de debulha e seleção dos grãos. Uma vez que o produto será utilizado em locais 
isolados, como roça e em pequenas propriedades deve-se utilizar componentes de fácil 
aquisição e manutenção. Cada tipo de grão precisa de uma ajuste especificado na 
máquina. Este projeto tem foco em feijão, garantindo qualidade ao produto final e 
acessibilidade a uma gama maior de produtores. O grão passa por três etapas principais, 
a debulha que é onde o grão é removido da vagem e duas seleções, a primeira por indução 
de ar para separar grãos de folhas e pedras maiores, e segunda seleção é uma peneira, 
para separar o grãos de possíveis pedras e outros detritos que não foram eliminados na 
primeira seleção. No final do percurso o grão deve sair limpo e pronto para ser embalado. 
 
Palavras-chave: Trilhadora, Debulhador, Feijão, Compacta, Agrícola. 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
A trilhadora de grãos é uma máquina já aplicada no ramo agrícola, apesar dos 
diversos modelos antigos e desatualizados, este equipamento ainda é funcional, entretanto 
possuem algumas limitações devido ao longo tempo de uso destas máquinas e também a 
tecnologia disponível da época. Nesses modelos que incorporam polias, correias, eixos 
entre outros equipamentos mecânicos expostos não havia muita preocupação quanto à 
segurança de seus operadores. A baixa eficiência observada nesses equipamentos é um 
grande fator de preocupação, pois há muito desperdício de grãos. Sua construção é 
primitiva, utilizando-se madeira e aço, esteiras vibratórias para separar o grão das folhas, 
pedras e afins, gerando muita vibração. Outro fator a ser considerado é a poeira, uma vez 
5 
 
que a agitação dentro da máquina é alta, devido aos componentes mecânicos nos quais o 
produto deve passar, como o debulhador e a esteira. Estas máquinas antigas têm grandes 
dimensões gerando certa dificuldade para o manuseio e o transporte. A vibração gerada 
pelo equipamento ocasiona desgastes, o qual gera por sua vez manutenções excessivas e 
quebras inesperadas, podendo diminuir a eficiência da produção e o lucro do produtor. 
A proposta deste trabalho é, portanto, projetar um equipamento trilhador de grãos 
com dimensões reduzidas, de fácil locomoção, diminuindo as perdas de grãos no processo, 
seguindo critérios de segurança e com um valor acessível para pequenos e médios 
produtores. Para obter os requisitos desejados, foram empregadas novas tecnologias para 
o processo de trilhagem, onde para a debulha dos grãos de feijão, ou seja, separação dos 
grãos das vagens, é utilizado um eixo com hastesperpendiculares, que se chocam com a 
planta através do movimento giratório do eixo, após este processo pode-se fazer a seleção 
dos grãos no túnel de vento, em que, os grãos são separados das sujeiras como folhas, 
pedras e afins através de um fluxo de vento gerado por um ventilador. Por fim, o feijão com 
eventuais detritos passa por uma peneira para que seja embalado o grão definitivamente 
limpo e selecionado. Sendo que todo o movimento da máquina é gerado por um motor 
estacionário a gasolina, o agricultor não necessita de um trator ou outro equipamento para 
que a trilhadora possa funcionar. 
O equipamento deve possuir um valor acessível á pequenos e médios produtores, 
afim de facilitar o processo pós colheita do feijão, com um bom aproveitamento e praticidade 
para a trilhagem do grão. 
 
 
O objetivo principal do presente trabalho é fabricar uma máquina compacta para 
trilhar feijão em pequenas e médias propriedades rurais. 
 
1.1.1 Objetivos Específicos 
• Custo acessível a pequenos e médios produtores rurais; 
• Diminuição de desperdícios de grãos; 
• Máquina compacta para suprir as necessidades do processo de trilhagem; 
• Segurança para a operação; 
• Fácil manutenção e transporte; 
1.1 Objetivos 
6 
 
 
 
 
Grande parte do maquinário agrícola, destinado a trilhagem de feijão, possui custo 
elevado ou são equipamentos desatualizados, desta forma há uma dificuldade, para 
pequenos, produtores adquirirem um equipamento eficiente para sua produção. 
Segundo Germano, do Instituto Emater (2018), a grande parte da produção de 
feijão no Brasil vem dos pequenos e médios produtores, responsáveis por 
aproximadamente 60% da produção brasileira. No Sul do Brasil concentra-se a maior parte 
do cultivo de feijão, que ao todo, contém mais de um milhão de toneladas, representando 
30% da produção nacional de feijão. Um dos estados do Brasil que mais se destacam na 
produção de feijão é o Paraná no qual no período 2012/2013 foi o maior produtor de feijão, 
com 658 mil toneladas, sendo responsável por cerca de 23% da produção nacional de 
feijão. Essa colocação se deve ao plantio do feijão preto, sendo o maior produtor do Brasil 
desta categoria. 
O feijão além de ser um dos principais ingredientes do consumo dos brasileiros, 
sendo abastado de proteínas e aminoácidos, é uma tradição de primordial importância para 
geração de renda para agricultores. Apesar disso, em meio as etapas de produção desta 
tradição, a colheita e a trilhagem são etapas fundamentais, no qual se destacam os 
equipamentos e suas qualidades, tanto para diminuir as perdas no processo, quanto 
diminuir as perdas de produção por quebras mecânicas. 
Atualmente recomenda-se a aplicação do plantio mecanizado, muito empregado 
por grandes produtores, porém, alguns agricultores optam em utilizar o processo semi-
mecanizado, devido á carência de equipamentos apropriados ou falta de conhecimento 
para utiliza-los. 
Tendo em vista que máquinas atuais tem um custo elevado e que, por conseguinte 
não são muito acessíveis, ou não se adequam a pequenas produções, verificou-se a 
carência de um equipamento no mercado que atendesse as necessidades dos pequenos e 
médios produtores, e ao mesmo tempo oferecesse uma maior proteção aos seus 
operadores e que também fosse uma máquina de fácil manuseio e aquisição a fim de 
possibilitar aos produtores um melhor aproveitamento da colheita e consequentemente uma 
maior renda. 
1.2 Justificativa 
7 
 
Durante o desenvolvimento do projeto, foram selecionados materiais e 
componentes de fácil manutenção e reposição. Para isso desenvolveu-se uma estrutura 
compacta e funcional atendendo as necessidades do produtor sem impactar seu preço, 
desta forma permanecendo no objetivo principal, uma máquina capaz de atender pequenos 
e médios produtores, para auxiliar no processo de debulha e seleção dos grãos. 
No mercado de máquinas usadas, encontram-se trilhadoras de diversos modelos e 
valores, máquinas mais antigas como a Trilhadora Vencedora Maqtron modelo V150, 
partem de valores como R$2.500,00, entretanto necessitam de uma força motora pra seu 
funcionamento, seja um trator ou outra fonte, as maquinas mais atualizadas como a 
trilhadeira Vencedora B-150 PV, partem de R$17.000,00 e também necessitam de um 
motor externo. A MIAC modelo Double Master II, parte de R$25.000,00 entretanto este 
modelo já realiza a coleta das plantas diretamente do solo, o que seria um diferencial e, 
portanto, eleva o preço da máquina. 
Estes valores são para máquinas usadas, uma vez que fabricantes não forneceram 
o valor para máquinas novas. Os anúncios acima citados foram encontrados no site mfrural, 
acessado em setembro de 2018. 
 
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
 
 
Segundo o Ministério da Agricultura (2017, pag. 27), o plantio de feijão é realizado 
por diversos estados do Brasil. Dentre eles Paraná, Minas Gerais, Mato Grosso, Goiás, 
Bahia e São Paulo produzem 76,8% da produção nacional. 
O feijão é considerado um dos produtos com maior tendência a se manter estável 
no mercado. Devido à tradição brasileira que se relaciona com o arroz, a produção do feijão 
está prevista para variar entre -0,5 e 1,6% para os próximos 10 anos. O aumento pode não 
ser considerado como significadamente elevado, pois a produção é ajustada conforme o 
mercado interno, com pouca tendência a importações. Entretanto existe uma negociação 
governamental que visa o aumento da exportação deste grão, e caso ela venha a acontecer 
a tendência é que a produção suba acima da previsão estipulada. 
2.1 História 
8 
 
Técnicos da Conab e da Embrapa estipulam que a produção de feijão pode passar 
por grandes mudanças, alcançando os níveis mais elevados e exportando para países 
como China, Índia e alguns países do continente Africano. Segundos os técnicos esse 
aumento deve-se a tendência da população em substituir a gordura animal por gordura 
vegetal que se encontra no feijão e outros grãos. 
 
 
 
De acordo com o portal do Agronegócio (2018), a mecanização na colheita tem 
avançado desde os anos de 1960, na qual o processo era predominante manual. Nos anos 
seguintes, mesmo usando os métodos manuais, as indústrias buscaram desenvolver 
equipamentos para auxiliar e promover o trabalho rural. Na década de 90 a grande maioria 
das indústrias do ramo agrícola, começou a produzir equipamentos sofisticados e 
mecanizados para médio e grandes produtores. 
Entretanto, a agricultura era predominante de pequenos produtores, conhecida 
como agricultura familiar, no qual predominava o sistema manual e semi-mecanizado. 
Em meados dos anos 2000, deu-se início a utilização de colhedora automotriz na 
agricultura, visando a colheita do feijão para grandes produtores. Atualmente, pequenos e 
médios produtores não investem em um equipamento automatizado para realizar a colheita, 
devido ao elevado preço do equipamento, a grande maioria ainda adota o processo semi-
mecanizado no qual consiste em realizar apenas a debulha do grão através de um 
equipamento, sendo a colheita realizada manualmente. 
 
 
 
Em pequenas lavouras, a colheita de grãos normalmente é feita de forma manual, 
no qual operários arrancam as plantas para que sejam trilhadas. Alguns ainda fazem o 
processo de debulha manual, sem utilização de máquinas ou equipamentos, sendo um 
processo de baixo rendimento e de grande desgaste físico. Existem no mercado 
equipamentos que fazem todo o processo de colheita até separação dos grãos, 
colheitadeiras, mas são equipamentos com um valor elevado e que normalmente não se 
adequariam a pequenas produções. 
2.2 Colheita 
2.3 Público Alvo 
9 
 
Uma alternativa é utilizar a colheita manual e uma debulha automatizada. Para este 
processo existem dois tipos de equipamento: um é responsável em recolher as plantas 
diretamente do solo, as plantas após serem arrancadas são agrupadas em uma fileira para 
que o equipamento possa coleta-las,a outra é abastecida manualmente, ficando 
estacionada, um operário deve ir colocando o material na máquina, para que ela faça a 
debulha e seleção dos grãos. A máquina de recolhimento automático depende de um trator, 
pois ela anda sobre a as fileiras recolhendo as plantas que já foram arrancadas diretamente 
do solo, essas máquinas possuem um valor elevado se comparada à máquina estacionária. 
A máquina estacionária já é utilizada há bastante tempo, existindo exemplares 
antigos ainda em funcionamento e equipamentos novos. Os equipamentos novos possuem 
um valor alto para se aplicar a uma pequena produção, a maioria dos equipamentos 
depende de um trator para que possam funcionar. 
Assim, o propósito deste trabalho é projetar e desenvolver uma máquina para 
trilhação de grãos, com foco em feijão, para pequenos e médios produtores, utilizando um 
equipamento de dimensões reduzidas, fácil locomoção, manutenção, com soluções para 
garantir o mínimo de perdas, atendendo as normas de segurança atuais como NR-12 por 
exemplo, garantindo ao operador confiança e satisfação para utilizar o equipamento. É 
também objetivo prescindir da utilização de um trator, pois o equipamento é acionado por 
um motor estacionário a gasolina. 
 
 
 
A fabricante Vencedora (2018), possui alguns modelos de trilhadeira, a Trilhadeira 
Vencedora B-150 PV, Figura 1, parte de um valor de R$17.000,00 (valor obtido no site 
galpão centro oeste acessado no ano de 2018) entretanto essa trilhadeira é utilizada para 
diversos tipos de grãos, como trigo, cevada, centeio, aveia, alpiste, lentilha, alfafa, quinoa, 
amaranto, girassol, césamo, arroz, milho, feijão e outros. 
O modelo pesa cerca de 460Kg e é movimentado por 4 rodas, tendo dimensões de 
312cm de comprimento, 167cm de largura e 175cm de altura e necessita de um motor a 
gasolina ou a diesel entre 10 à 12CV e tem uma produção de aproximadamente 25 sacas 
de 60Kg por hora de feijão. 
 
2.4 Equipamentos Existentes 
10 
 
 
 
Figura 1 - Trilhadeira Vencedora B-150 PV 
Fonte: Vencedora Maqtron (2018) 
 
 
A fabricante MIAC Máquinas Agrícolas (2018), possui alguns exemplares de 
trilhadora de grãos, como a Master Grãos - Trilhadora de Grãos (Figura 2). 
 
 
 
Figura 2- MIAC, Master Grãos 
Fonte: MIAC Máquinas Agrícolas (2018) 
 
Este equipamento é estacionário, dependendo de um trator com motor de 75Cv, 
suas dimensões são 3200mm de Altura, 5670mm de Comprimento, 2000mm de largura e 
peso de 1350kg, com capacidade de produção entre 1500 a 1800kg/h de feijão. 
11 
 
A fabricante possui ainda a Double Master II (Figura 3), - Recolhedora/Trilhadora 
de Feijão esta, como o próprio nome já diz, recolhe o material do solo e faz o processo de 
debulha, as dimensões desta máquina são 4040mm de altura, 6720mm de comprimento, 
2470mm de largura e peso de 3750, a capacidade de produção não foi informada, mas 
provavelmente sua produção é superior ao da máquina estacionária, visto que suas 
dimensões são maiores e que a mesma faz a coleta direta do material. 
 
 
 
Figura 3- MIAC, Double Master II 
Fonte: MIAC Máquinas Agrícolas (2018) 
 
Existem, no mercado de revenda, trilhadoras antigas (Figura 4), feitas com estrutura 
de madeira, algumas chapas e rodas de carroça. Em sua maioria são equipamentos já 
deteriorados, que necessitam de grandes manutenções para que voltem a funcionar 
corretamente, lembrando que grande parte destes equipamentos não oferece segurança 
aos operadores, pois tem polias e correias expostas, além de outros componentes 
mecânicos que devem seguir normas como a NR-12, que não existiam ou sofreram 
alterações desde a época de construção destes equipamentos. 
Estes equipamentos, foram projetados com a tecnologia disponível da época. Com 
a constante evolução da tecnologia, quando comparadas com os modelos atuais, pode-se 
conseguir uma diminuição do desperdício de matéria prima (feijão), lembrando também que 
devido aos anos de uso há um aumento de chance de quebras consecutivas do 
equipamento. 
Os valores encontrados em sites de venda (2018) para este equipamento variam 
de R$600,00 para equipamentos já bastante deteriorados e que necessitam de grandes 
manutenções até R$2.900,00 para equipamentos que se dizem funcionais. 
12 
 
Segundo produtores que possuem este tipo de equipamento a produção é de 
aproximadamente 600kg/h dependendo do modelo do equipamento e do trator utilizado no 
processo. Este valor está muito próximo ao idealizado para nosso projeto, mas que segue 
as normas de segurança e é mais eficiente, pois utiliza de sistemas mecânicos diferentes 
e mais sofisticados, com maior praticidade, facilidade de operação e manutenção do 
equipamento. 
 
 
 
 
Figura 4 - Trilhadora Antiga 
Fonte: Ensda (2011) 
 
 
 
Segundo Wellington Pereira - Embrapa (2001), para se obter um saco de semente, 
com 60 quilos, é necessário o plantio de uma área de 500 metros quadrados. 
Considerando-se que um pequeno produtor utilize uma área de 20.000m², adotou-
se que o equipamento projetado precisa ser capaz de processar no mínimo 600kg/h de 
grãos ou 10 sacos por hora. Uma vez que a produção total deste agricultor seria de 2400Kg 
levaria cerca de 4 horas para processar toda a produção. 
A Embrapa também ressalta o processo de colheita, que pode ser feito colhendo 
as vagens individuais limpas e bem formadas, ou ainda colher a planta por completo. Após 
2.5 Produção De Feijão 
13 
 
a colheita, é necessário deixar a planta ou vagem ao sol, para que a mesma seque 
possibilitando a trilha dos grãos. 
O equipamento projetado visa à debulha da planta por completo, eliminando a 
necessidade de seleção das vagens, o equipamento deve ser capaz de selecionar os grãos 
que possuem boa qualidade, e descartar os grãos ruins e sujeiras oriundas do processo. 
 
 
 
 
 
Para realizar o dimensionamento do projeto foi levado em consideração todo o 
material e equipamentos utilizados, levando em conta suas propriedades mecânicas e seus 
limites de operação. Todos os eixos são fabricados em aço 1020, laminado a quente. De 
acordo com a Tabela 1, 𝑆𝑢𝑡 = 470𝑀𝑃𝑎 e 𝑆𝑦 = 390 𝑀𝑃𝑎, adota-se para todos os cálculos a 
aceleração da gravidade 𝑔 = 9,81
𝑚
𝑠²
. Para comprovar se os diâmetros dos eixos, da peneira, 
ventilador e debulhador possuem um fator de segurança aceitável, foi utilizado o critério de 
DE-ASME Elíptico: 
1
𝑛
=
16
𝜋𝑑3
[ 4 (
𝐾𝑓 𝑀𝑎
𝑆𝑒
)
2
+ 3 (
𝐾𝑓𝑠 𝑇𝑎
𝑆𝑒
)
2
+ 4 (
𝐾𝑓 𝑀𝑚
𝑆𝑦
)
2
+ 3 (
𝐾𝑓𝑠 𝑇𝑚
𝑆𝑦
)
2
]
1
2
 (1) 
 
Onde, 
𝑆𝑒 = 𝑘𝑎𝑘𝑏𝑘𝑐𝑘𝑑𝑘𝑒𝑘𝑓𝑆′𝑒 (2) 
 
𝑆𝑒 = limite de endurança no local crítico de uma peça de máquina na geometria e 
condição de uso 
𝑘𝑎 = fator de modificação de condição de superfície 
𝑘𝑏 = fator de modificação de tamanho 
𝑘𝑐 = fator de modificação de carga 
𝑘𝑑 = fator de modificação de temperatura 
𝑘𝑒 = fator de confiabilidade 
𝑘𝑓 = fator de modificação por efeitos variados 
2.6 Dimensionamento 
14 
 
𝑆′𝑒 = limite de endurança de espécime de teste da viga rotativa 
 
Em que 𝐾𝑓 e 𝐾𝑓𝑠 são os fatores de concentração de tensão de fadiga, é definido 
por: 
𝐾𝑓 = 1 + 𝑞( 𝐾𝑡 − 1) (3) 
𝐾𝑓𝑠 = 1 + 𝑞𝑐𝑖𝑠𝑎𝑙ℎ𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜( 𝐾𝑡 − 1) (4) 
 
O motor de 5,5cv utilizado no projeto gera um torque de 1,06kgfm aproximadamente 
10,3950Nm, no qual é responsável em realizar todo o movimento cinético do projeto, para 
isto foi calculado a relação de transmissão, dada pela equação: 
𝑖 =
𝑛1
𝑛2
=
𝑑2
𝑑1
=
𝑇2
𝑇1
 (5) 
 
Onde, 
𝑛2 = 𝑛1 (
𝑑1
𝑑2
) (6) 
𝑇2 = 𝑇1 (
𝑑2
𝑑1
) (7) 
 
Tabela 1 - Dimensionamento da relação de transmissão 
Fonte: O Autor 
 
RELAÇÃO DE TRANSMISSÃO 
Velocidade do motor 2600 RPM 
 
Torque no motor 1,06 Kgfm 
 
 
 
Diâmetro da 
Polia 
 
Velocidade nos 
eixos 
Torque nos 
Eixos 
Polia do motor 2x (A) 70,0mm 
 
2600 RPM 1,06 Kgfm 
Polia do Debulhador (B) 180,0 mm 
 
1011 RPM 2,73 Kgfm 
Polia Do ventilador 1 (C ) 125,0 mm 
 
1456 RPM 1,89 Kgfm 
Polia do Ventilador 2 (D) 50,0 mm 
 
1456 RPM 1,89 Kgfm 
Polia da peneira (E) 210,0 mm 
 
347 RPM 7,95 Kgfm 
 
15 
 
3 METODOLOGIA 
 
 
 
Considerando as etapas do processo, a debulha ocorre de forma similar de como 
é feita em equipamentos antigos, através de um rolo com hastes, em que as hastes, através 
do movimento giratório do rolo, batem contra as vagens dos grãos e o restante da planta, 
que devem estar secas, resultando na debulha, nome dado ao processo de remoção do 
grão da vagem. 
Nesta etapa o grão e demais detritos menores, passam por uma peneira grossa, 
para serem separados das partes maiores que serão expelidos do equipamento. 
A próxima etapa ocorre uma seleção utilizando indução de ar, através de um 
ventilador, o qual separa através da diferença de densidade os grãos de boa qualidade dos 
demais detritos como grãos estragados, folhas, pedras, terra e etc. 
Após passar por este processo o grão passa por uma peneira vibratória, para 
eliminar detritos que possuíam densidade parecida à deles. Após estes três processos os 
grãos podem ser embalados. 
Para fazer o controle da rotação do debulhador e do ventilador, deve-se alterar a 
velocidade na qual o motor trabalha, o movimento é transmitido por um sistema composto 
de correias e polias, para que se possam alterar as relações de transmissão, a fim de 
conseguir o melhor desempenho do equipamento. Este sistema deve ser protegido, não 
sendo possível acessa-lo durante a operação da máquina conforme exige a norma NR-12, 
(9.1 As transmissões de força, como volantes, polias, correias e engrenagens devem ser 
protegidas). 
O processo de trilhagem do grão gera muita poeira, esta poeira deve ser 
direcionada para um local distante do operador. 
Para facilitar o transporte e diminuir os custos, a máquina projetada tem medidas 
de 1,50m de comprimento, 1,50m de altura e 0,70m de largura. Não é um equipamento de 
alta produção, portanto estas medidas foram consideradas adequadas para o processo. 
Na construção mecânica são utilizadas polias, mancais e rolamentos. Para 
minimizar o custo garantindo qualidade e a rigidez estrutural, são utilizados chapa e tubos 
de aço carbono. O rolo debulhador é feito de um eixo acoplado à hastes perpendiculares 
em uma posição padronizada, este eixo é fixado através de mancais, com rolamento 
3.1 Projeto Do Equipamento 
16 
 
blindado à estrutura da máquina, e as hastes soldadas. Há no eixo uma polia que utiliza 
uma chaveta dimensionada para promover a segurança em caso de travamento do eixo. A 
parte do duto no qual ocorre o processo de separação conta com o ventilador centrifugo 
responsável por gerar o fluxo de ar necessário para separar o grão das demais sujeiras, 
são também colocados selecionadores a uma determinada distância. No primeiro caem as 
pedras, no segundo o grão saudável e no terceiro as demais sujeiras, seguindo a ordem de 
densidade. 
 
3.1.1 Estrutura 
 
A estrutura do protótipo é formada por tubos quadrados, conhecidos como tubo de 
metalon, segundo a empresa Tubonasa (2018), esta é a designação atribuída a um tubo de 
aço carbono comum, com costura, e formato quadrado ou retangular. Assim, todas as 
regras gerais e normas válidas para tubos quadrados e tubos retangulares são aplicadas 
ao Metalon. Esses tubos são altamente utilizados em estrutura metálicas, indústria de 
máquinas em geral, indústria de fundações e diversas aplicações que necessitam de alta 
resistência a esforços mecânicos, características estas proporcionadas pelo aço carbono. 
O site EngenhariaE (2015) destaca as praticidades do tubo de Metalon, este possui alta 
durabilidade, pois é anticorrosivo e antioxidante, tem fácil higienização, baixo custo, sendo 
versátil e de fácil manuseio. Considerando-se o tubo de metalon como aço AISI 1020, têm-
se as seguintes propriedades mecânicas para o material, conforme mostra a Tabela 2, para 
aços laminados a quente (HR) e estirados a frio (CD), segundo o livro Elementos de 
máquinas de Shigley, Tabela A–20, pag. 1038, 10ª Edição. 
 
Tabela 2 - Propriedades do Aço AISI 1020 
Elementos de máquinas de Shigley, Tabela A–20. 
AISI 1020 
Processamento 
Resistencia à Tração 
Mpa 
Resistencia ao 
escoamento Mpa 
Dureza 
Brinell 
HR 380 210 111 
CD 470 390 131 
 
17 
 
 
A estrutura do equipamento, conforme Figura 5, irá sofrer uma força em potencial, 
a do debulhador, abaixo é explicado, como as hastes do debulhador irão colidir com o feijão, 
no qual gera uma resistência torcional no eixo, que é repassado ao mancal e por fim a 
estrutura em geral. Por este motivo, foi dimensionado, através do método dos elementos 
finitos, o tubo utilizado no protótipo com formato quadrado de dimensões de 20mm de 
altura, 20mm de base e 0,95mm de espessura. O peso desse tubo é de 0,544kg para cada 
metro. A junção entre os tubos foi feita utilizando-se solda pelo processo MIG. Esta estrutura 
funciona como chassi da máquina, nela são fixados todos os equipamentos de debulha, 
seleção, peneira etc. para isso ela deve ter boa resistência estrutural. 
 
 
 
Figura 5 - Estrutura da máquina em CAD 
Fonte: O Autor 
 
A solda MIG (Metal Inert Gas) foi realizada utilizando-se como consumível arame 
sólido Aço Carbono e Baixa Liga, norma AWS A5.18 com bitola de 0,8mm e mistura de gás 
de 75% de argônio + 25%CO2. A maior parte dos tubos foi soldada em angulo 90 graus. 
 
 
 
18 
 
3.1.2 Debulha 
 
O processo de debulhar consiste em separar os grãos de suas vagens, este 
processo pode ser mecânico ou manual, no processo manual pode-se remover os grãos 
diretamente das vagens utilizando-se as mãos, é um processo demorado e cansativo, pois 
é feito de vagem em vagem. Pode-se também utilizar ferramentas para a debulha 
diretamente da planta, onde através de impactos, os grãos se soltam das vagens, é um 
processo mais rápido que o citado acima, entretanto há um grande desgaste físico do 
operador. 
Já a debulha mecânica, acontece através de máquinas, o sistema utiliza um eixo 
com hastes perpendiculares à sua superfície, estas hastes irão colidir com a planta e suas 
vagens, fazendo com que o grão se solte. Este processo ficará no primeiro compartimento 
da máquina e possuiu uma peneira com furos de 17mm de diâmetro, em que apenas os 
grãos e detritos de tamanho pequeno passam para a segunda etapa, o resto da planta é 
removido na máquina ainda nesta etapa, o correto funcionamento do debulhador ocorre 
quando os restos da planta saem sem ou com a menor quantidade de grãos aceitáveis, e 
os grãos também não podem sofrem esmagamento ou quebras devido aos impactos. 
 
 
 
Figura 6 - Debulhador da máquina em CAD 
Fonte: O Autor 
 
As hastes são fixadas em forma espiral, conforme figura 6, com a finalidade de que 
através dos impactos o material dentro do sistema seja direcionado para um lado e assim 
19 
 
seja removido da máquina de forma automática com auxílio das duas pás fixadas na 
extremidade do eixo. 
O debulhador é acionado através de uma polia com correia, podendo ser ajustada 
sua velocidade através da rotação do motor, o eixo é fixado à estrutura por dois mancais 
com rolamentos, todo o dispositivo é fabricado utilizando-se aço AISI 1020, nas 
extremidades utiliza-se uma barra maciça com diâmetro de 1” ,com um fator de segurança 
calculado de n = 1,89 (APÊNDICE A), para acoplamento dos mancais e polia, e um tubo de 
2” de diâmetro externo e parede 3mm, onde serão fixadas as hastes. As hastes são feitas 
de um aço de 3/8” maciço e as duas pás de chapa retangular com 2” de largura, 3” de 
comprimento e espessura de 3,5mm. 
A peneira do debulhador é feita em chapa fina de aço inoxidável, conforme (figura 
7), com furos de 17mm em formato circular, esta chapa é popularmente encontrada como 
chapa para grelhade churrasco, devido a suas propriedades mecânicas. A chapa utilizada 
como peneira acompanha o diâmetro do eixo e fica com uma folga de aproximadamente 1” 
em relação a ponta das hastes. Na Figura 7, abaixo da peneira, há outra chapa fina em aço 
galvanizado, com finalidade de direcionar os grãos a outro setor da máquina. 
 
 
 
Figura 7 - Debulhador montado na estrutura já com a peneira em CAD 
Fonte: O Autor 
 
O fabricante Açosporte (2018), cita que de acordo com a norma ABNT a 
nomenclatura aço 1020 indica que ele pertence ao grupo dos aços comuns ao carbono e 
que possui 0,20%pC, encaixando-se no subgrupo de aços de baixo carbono, os quais 
20 
 
contêm, no máximo, 0,25%pC. Esse material é de boa maleabilidade, fácil de ser forjado, 
soldado e usinado. Geralmente é usado em estruturas mecânicas, como chapas de 
automóveis, em peças rosqueadas, barras laminadas e perfiladas e em muitas outras 
aplicações que tirem vantagens da sua ductilidade e tenacidade e que não estejam sujeitas 
ao desgaste. O mesmo fabricante cita também que a empresa Gerdau, por exemplo, indica 
esse tipo de aço para aplicação em parafusos, eixos, componentes forjados sem maiores 
exigências, barra de distribuição, peça cementada e tubos soldados. 
A escolha destes materiais tem efeito direto no custo do projeto, pois o aço AISI 1020 
é facilmente encontrado no mercado e possui especificações mecânicas adequadas ao 
projeto. Assim como a chapa galvanizada, a chapa perfurada fabricada em aço inoxidável, 
também é facilmente encontrada no mercado e possui grande proteção contra oxidação e 
boa resistência mecânica. 
 
3.1.3 Limpeza E Seleção dos Grãos 
 
Este processo é feito em duas etapas principais, na primeira etapa o feijão, que 
acabou se ser debulhado, passa por um túnel de vento, em que serão separados pelas 
densidades, os grãos estragados, grãos saudáveis, sujeiras leves e pesadas. Através do 
fluxo de vento, as sujeiras mais pesadas como pedras e terra irão cair na primeira seção 
(A), os grãos saudáveis e possíveis sujeiras com densidade aproximada dos grãos irão cair 
na segunda seção (B) e as sujeitas mais leves como folhas e poeira irão para a terceira e 
última seção (C) do túnel de vento, conforme demonstrado na Figura 8. 
A primeira e última seção são direcionadas para fora da máquina, pois não há 
interesse nestes detritos. Já a segunda seção, que é onde se encontram os grãos 
saudáveis, será direcionada para a peneira de seleção final. 
O túnel de vento funciona a partir do fluxo gerado por um ventilador do tipo turbina 
centrifuga. O ventilador é acionado por polia e um eixo com fator de segurança n = 6,9889 
(APÊNDICE B). 
 
21 
 
 
 
 
 
Figura 8- Túnel de vento montado na estrutura em CAD 
Fonte: O Autor 
 
Segundo o fabricante Aero Marck (2018), os ventiladores centrífugos são máquinas 
compressoras de ar adequando-se ao um maior número de equipamentos com melhor 
aproveitamento dos espaços conseguindo também maior rendimento. 
São utilizados em ventilação, refrigeração, aspiração, transporte pneumático, 
secagem, exaustão, mineração, transformação e recuperação plástica, indústria de 
cosméticos, transporte de granulados, aeração em túneis, aspiração de poeira, 
Dentre as principais aplicações destacam-se o transporte pneumático (grãos, cavacos, 
plástico, granulados, sólidos e resíduos em geral), podendo ser direto ou por sistema de 
venturi, e também para a secagem (peças, grãos, plástico, granulados, cavacos). 
O ventilador centrifugo consiste de um rotor que gira no interior de uma carcaça em 
formato espiral. O ar entra no ventilador na direção axial ao eixo de rotação e, então é 
movido do centro para a periferia do rotor por ação da força centrífuga, saindo perpendicular 
ao mesmo eixo. 
Toda a tubulação que faz a seleção dos grãos e separação dos demais detritos é 
feita em chapa zincada (galvanizada) de bitola 22, segundo catálogo da empresa Aço Ideal 
LTDA (2013) esta bitola tem espessura de 0,80mm e um peso teórico de 6,40kg/m². Este 
material foi escolhido pelo baixo custo, alta durabilidade do material e fácil localização para 
compra caso seja necessária substituição. 
 
 
 
22 
 
3.1.4 Peneira 
 
Segundo a fabricante Vibramax (2018), existem no mercado dois tipos específicos 
de peneira vibratória, dependendo do material a que se destina sua utilização e do tipo de 
separação que se desejam, podendo ser circulares ou lineares. 
O projeto utiliza modelo vibratório linear, visto que esta é indicada para materiais a 
granel desde os mais pesados aos de pequeno porte, secos ou com baixa umidade, 
possibilitando a separação em até cinco granulometrias diferentes e descartando os 
materiais que não sejam compatíveis com o produto desejado. 
A finalidade da peneira é separar os grãos de possíveis sujeiras que possuíam 
densidade similar na etapa de seleção anterior. A peneira tem furos com tamanhos que não 
permitam o grão de feijão de boa qualidade passar, criando-se uma padronização dos grãos 
e aumentando a confiabilidade do equipamento. Para a construção da peneira, é utiliza-se 
um eixo e uma haste, esta haste é fixada ao eixo de forma excêntrica, gerando uma 
vibração na peneira, esta vibração é responsável por agitar os materiais e separá-los, 
fazendo com que os detritos de diâmetro menor aos dos furos da peneira passem por esta 
e sejam direcionados para fora do equipamento conforme mostra a Figura 9. 
 
 
Figura 9 - Peneira em CAD 
Fonte: O Autor 
 
A saída superior da peneira, é o ponto em que o grão limpo sai da máquina para 
ser embalado, a saída de baixo é destinada aos materiais que não serão aproveitados. A 
estrutura da peneira é formada por chapas dobradas, em aço AISI 1020, sendo a base em 
espessura 2,5mm pois depende de boa resistência mecânica, e as demais em chapas 
23 
 
galvanizadas, conforme as partes da máquina citadas acima. Para o eixo da peneira 
utilizando o aço 1020, foi calculado um fator de segurança n = 1,6602 (APÊNDICE C). 
 
 
 
O valor final do equipamento não pode ser muito elevado, pois inviabilizaria sua 
colocação no mercado de implementos para o público alvo deste projeto. 
Para isso, conciliou-se preço e qualidade de todos os produtos que constroem o 
equipamento. Foi analisado o custo de cada material e, principalmente, se atende os 
requisitos mecânicos e dimensionais do projeto. Utilizou-se aço como principal matéria de 
construção equipamento, em sua maioria galvanizado, para aumentar a vida útil pois possui 
boa resistência a corrosão e garantir que terá boa limpeza e qualidade para o produto que 
será processado. Também é necessária uma entrada de força, para realizar os movimentos 
da máquina, para isto poderia utilizar-se um motor elétrico, a gasolina, diesel ou até mesmo 
a tomada de força dos tratores. 
Por questões de econômicas e práticas, adotou-se a utilização de um motor a 
gasolina. O motor a gasolina de 5,5cv é encontrando com preços a partir de R$490,00. O 
motor a diesel foi descartado devido ao valor elevado acima de R$1500,00 para os mesmos 
5,5cv do motor a gasolina. Já o motor elétrico, é descartado pelo fato de necessitar de 
energia elétrica limitando seu uso e inviabilizando a utilização do equipamento no campo. 
Pode-se utilizar uma tomada de força de trator, mas com o foco em pequenos produtores, 
pressupõem-se que este não possua um trator para operar a máquina o que inviabilizaria 
a utilização do equipamento para o mesmo. 
A estimativa era gastar cerca de R$2.500,00, entretanto este valor foi extrapolado 
no decorrer do projeto conforme mostra a Tabela 3, que destaca os principais gastos do 
projeto. 
 
 
 
 
 
 
 
3.2 Custos Do Projeto 
24 
 
Tabela 3 - Tabela com os custos para construção do projeto 
Fonte: O Autor 
MATERIAL Quantidade Valor Un. Total 
TUBOS METALON 20X20X0,95MM (M) 21 R$ 5,00 R$ 105,00 
CHAPAS DE AÇO GALVANIZADO (PADRÃO) 3 R$ 100,00 R$ 300,00EIXO 1" (KG) 5 R$ 5,00 R$ 25,00 
EIXO 2" (KG) 10 R$ 5,00 R$ 50,00 
MANCAL 1" 4 R$ 25,00 R$ 100,00 
CHAPA AÇO 1,5MM (KG) 10 R$ 10,00 R$ 100,00 
POLIA PEQUENA 1 R$ 30,00 R$ 30,00 
POLIA MÉDIA 2 R$ 80,00 R$ 160,00 
POLIA GRANDE 1 R$ 160,00 R$ 160,00 
CHAPA PERFURADA (KG) 2 R$ 60,00 R$ 120,00 
EIXO 1/4" (KG) 1 R$ 5,00 R$ 5,00 
CHAPA PENEIRA FINA 1 R$ 30,00 R$ 30,00 
MOTOR 5,5CV GASOLINA 1 R$ 490,00 R$ 490,00 
FIO 2,5MM (M) 3 R$ 2,50 R$ 7,50 
BOTOEIRA EMERGÊNCIA 1 R$ 25,00 R$ 25,00 
CHAVE LIGA DESLIGA 1 R$ 25,00 R$ 25,00 
SINALEIRO LED 1 R$ 5,00 R$ 5,00 
TINTAS 2 R$ 22,00 R$ 44,00 
SOLDAS 1 R$ 150,00 R$ 150,00 
CORTE DOBRA DE CHAPAS 1 R$ 300,00 R$ 300,00 
USINAGEM GERAL 1 R$ 250,00 R$ 250,00 
MÃO DE OBRA 1 R$ 400,00 R$ 400,00 
 Total R$ 2.931,50 
 
 
 
Após a análise das dimensões dos equipamentos escolhidos para utilização no 
projeto, definiu-se as medidas e características do protótipo, com estes valores, foi 
realizada a construção da máquina em software, SolidWorks. Primeiramente foi feita a 
estrutura base, para limitar as medidas a um tamanho padrão. Após a construção da 
estrutura utilizando-se tubos de perfil quadrado de 20x20x0,95, foi realizada a construção 
do eixo responsável pela debulha dos grãos, este eixo é feito em uma única peça no 
software, utilizando-se um tubo maciço nas pontas de 1” e um tubo vazado de 2” onde são 
fixadas as hastes de 3/8”, os cantos do tubo foram arredondados. 
3.3 Desenho em CAD 
25 
 
Para fixar o eixo do debulhador a estrutura da máquina, foram construídos dois 
mancais de rolamento, com eixo interno de 1” fixado por dois parafusos a estrutura. Ainda 
no processo de debulha deve-se ter uma peneira, está é construída por uma chapa em 
formato semicircular com furos de 17mm de diâmetro com sequencia linear. Logo atrás 
desta peneira tem-se uma chapa lisa, para que os grãos e sujeiras que passaram pela 
peneira sejam direcionados para a parte de seleção do equipamento. Esta chapa tem 
dimensões similares a da peneira. 
Antes de entrar na parte de seleção do equipamento os grãos passam por um 
pequeno setor de agrupamento, para entrarem no túnel de vento que possui dimensões 
reduzidas. Esta chapa tem formato de V e busca centralizar toda a matéria em um ponto 
com aproximadamente 10cm de largura. 
O túnel de vento é formado por um tubo retangular de 15cm de largura por 15cm 
de altura, com comprimento de 80cm, este túnel possui cinco aberturas, a abertura 
principal, onde é ligado o ventilador, a abertura superior, que é por onde caem os grãos e 
demais detritos para seleção, e três aberturas inferiores, a primeira e terceira são para 
remoção de detritos oriundos do processo de debulha, já a segunda é para enviar os grãos 
e pequenas sujeiras de densidade similar a uma peneira específica, 
Esta peneira trabalha com um movimento linear de vai-e-vem, este movimento é 
gerado através de uma haste fixada a um eixo concêntrico. A peneira possui furos dos quais 
os grãos não devem passar após o processo de peneiramento o grão deve sair limpo no 
final da máquina. 
A Figura 10 mostra a estrutura finalizada em CAD, faltando apenas as tampas 
laterais de proteção. 
26 
 
 
 
Figura 10 - Montagem do Protótipo em CAD 
Fonte: O Autor 
 
 
 
Através dos desenhos realizados em CAD foram realizadas simulações, utilizando o 
método dos elementos finitos, para verificar como os componentes do equipamento irão se 
comportar. 
Para realização das simulações foram utilizados os softwares ANSYS e STAR CCM+ 
No Ansys adotou-se o material padrão do programa, Structural Steel, a malha é alterada 
dependendo da geometria a ser analisada, assim como as forças e pontos de apoio. 
 
3.4.1 Análise Do Debulhador 
 
Para análise do eixo debulhador gerou-se a malha conforme Figura 11, utilizando-
se o programa Ansys. 
3.4 Simulações 
27 
 
 
 
Figura 11 - Malha debulhador 
Fonte: O Autor 
 
Através da análise modal de corpo livre obteve-se as frequências naturais do 
sistema conforme Tabela 4. 
 
 
Tabela 4 - Tabela de frequências Naturais 
Fonte: O Autor 
Modo Frequência (Hz) 
1 0 
2 0 
3 0 
4 7,1203 e-004 
5 1,4294 e-003 
6 4,3772 e-003 
7 309,28 
8 312,44 
9 349,04 
10 350,87 
11 394,6 
12 405,17 
 
 
 
As deformações geradas pela frequência de 4,377E-3Hz em que o ponto máximo 
de deformação acontece na ponta de uma das hastes com um valor de 38,181mm, são 
visualizadas na Figura 13. 
28 
 
 
 
Figura 12 - Deformação gerada pela frequência de 4,377E-3Hz 
Fonte: O Autor 
 
A frequência de 349,04Hz gerou a deformação conforme Figura 13, com valor máximo de 
83,402mm 
 
Figura 13 - Deformação gerada pela frequência de 349,04Hz 
Fonte: O Autor 
 
29 
 
Outra simulação foi considerando que todas as hastes estão sofrendo uma força de 
200N no sentido contrário a rotação do eixo nos pontos de E à J para simular um uso 
severo do equipamento, conforme Figura 14. Os pontos A, B, são engastes simulando os 
mancais o ponto C representa a rotação do eixo e o ponto D o torque aplicado. 
 
Figura 14 - Considerações para simulação do debulhador 
Fonte: O Autor 
 
A deformação total também gera as maiores deformações nas pontas das hastes 
conforme, Figura 15, entretanto com valores bem abaixo do travamento de apenas uma 
haste, com 2,88mm. 
 
 
Figura 15 - Deformação total do Debulhador 
Fonte: O Autor 
 
30 
 
A tensão equivalente de Von-Mises máxima considerando que todas as hastes 
estão sofrendo um esforço foi de 508,66Mpa, conforme mostra a Figura 16, valor bem 
abaixo do gerado pelo travamento de uma das hastes, o valor máximo ainda é obtido na 
base das hastes, mas está mais distribuído se comparado a simulação de travamento. 
Apesar da tensão ainda estar com um valor alto, a simulação engloba uma simulação de 
uso severo com a aplicação de forças de 200N em cada uma das hastes. 
 
 
 
Figura 16 - Tensão equivalente de Von-Mises 
Fonte: O Autor 
 
3.4.2 Análise Do Eixo Da Peneira 
 
Para análise do eixo da peneira, foi construída a malha conforme Figura 17, 
utilizando-se o programa Ansys. 
 
31 
 
 
 
Figura 17 - Malha do eixo da peneira 
Fonte: O Autor 
 
Através da simulação modal de corpo livre obteve-se a tabela de frequências 
naturais apresentada na Tabela 5. 
 
Tabela 5 - Frequências naturais do eixo da peneira 
Fonte: O Autor 
Modo Frequência (Hz) 
1 0 
2 0 
3 0 
4 0,00E+00 
5 1,8064 e-003 
6 5,7002 e-003 
7 95,729 
8 95,825 
9 270,61 
10 270,66 
11 540,19 
12 540,57 
 
Para a frequência de 1,806E-3Hz obteve-se uma deformação máxima de 51,67mm 
na ponta do eixo onde seria fixada a polia que recebe a força vinda do motor conforme 
Figura 18. 
32 
 
 
 
Figura 18 - Deformação para 1,8E-3Hz 
Fonte: O Autor 
 
Para a frequência de 270,61Hz obteve-se uma deformação máxima de 55,29mm, 
esta deformação também ocorre na extremidade do eixo, entretanto a forma da deformação 
geral do eixo é diferente formando uma espécie de “S”, conforme Figura 19. 
 
 
 
Figura 19 - Deformação para 270,61Hz 
Fonte: O Autor 
 
Para a análise estrutural foram atribuídos dois suportes A e E, uma rotação de 
1000RPM em B, um momento de 1000Nm em C que simula a força oriunda do motor e uma 
força de 300N em D representando o peso da peneira que será movimentada por aquele 
ponto conforme indicado na Figura 20. 
33 
 
 
 
Figura 20 - Consideraçoes para simulação do eixo 
Fonte: O Autor 
 
A deformação total máxima foi de 0,001325mm, Figura 21, uma deformação baixa se 
comparado ao tamanho do eixo, esta deformação acontece com maior ênfase no ponto 
onde está atribuída a força que representa o peso da peneira. 
 
Figura 21 - Deformação total do eixo 
Fonte: O Autor 
 
34 
 
A tensão máxima equivalente de Von-Mises foi de 31,712Mpa, encontrada entre a 
flange e o eixo conforme indicado na Figura 22, como o valor é baixo não representa riscos 
ao sistema. 
 
 
Figura 22 - Tensão de Von-MisesFonte: O Autor 
 
3.4.3 Análise Haste Da Peneira 
 
A malha gerada para esta simulação está apresentada na Figura 23. utilizando-se 
o programa Ansys. 
 
Figura 23 - Malha para haste 
Fonte: O Autor 
 
35 
 
Pela análise modal de corpo livre obteve-se as frequências naturais conforme 
apresentado na Tabela 6. 
 
Tabela 6 - Frequências naturais para a haste 
Fonte: O Autor 
Modo Frequência (Hz) 
1 0 
2 0 
3 0 
4 5,9132 e-003 
5 1,2182 e-002 
6 1,8347 e-002 
7 869,75 
8 2099,2 
9 2538,6 
10 2594,5 
11 3462,1 
12 3546,2 
 
 
A deformação para frequência de 1,8347E-2Hz é de 98,35mm conforme figura 24. 
 
 
 
Figura 24 - deformação para 1,83E-2Hz 
Fonte: O Autor 
 
36 
 
Para a frequência de 869,75Hz obteve-se uma deformação máxima de 178,29mm 
na extremidade da haste onde é fixada a peneira, conforme Figura 25. 
 
 
Figura 25 - Deformação para 869,75Hz 
Fonte: O Autor 
 
 
 
Para a análise estrutural foi atribuída uma força de 300N no ponto A uma engaste 
no ponto B e uma rotação de 1000RPM no ponto C conforme figura 26. 
 
 
 
Figura 26 - Consideraçoes para Análise estrutural 
Fonte: O Autor 
 
37 
 
A deformação total para a haste foi de 0,0255mm na extremidade em que a haste 
é fixada a peneira como mostrado na figura 27. 
 
 
 
Figura 27 - Deformação Total da haste 
Fonte: O Autor 
 
A tensão máxima equivalente de Von-Mises é de 57,203Mpa localizada no pino que 
é conectado ao eixo motor conforme figura 28, esta tensão não oferece grandes riscos para 
o componente em questão. 
 
 
 
Figura 28 - Tensão Von-Mises 
Fonte: O Autor 
 
38 
 
3.4.4 Análise Da Estrutura 
 
A malha gerada para simulação da estrutura no software Ansys é vista na Figura 29. 
 
 
Figura 29 - Malha Estrutura 
Fonte: O Autor 
 
A Tabela 7, indica as frequências naturais obtidas pela análise modal. 
 
Tabela 7 - Frequências Naturais Estrutura 
Fonte: O Autor 
Modo Frequência (Hz) 
1 0 
2 7,8553 e-003 
3 2,6596 e-002 
4 12,949 
5 13,125 
6 18,344 
7 35,191 
8 37,21 
9 45,561 
10 49,579 
11 53,528 
12 61,445 
 
Para a frequência de 12,949Hz a deformação total máxima foi de 13,627mm, Figura 30. 
39 
 
 
Figura 30 - Deformação total para 12,949Hz 
Fonte: O Autor 
 
 
Para a frequência de 61,445Hz a deformação total máxima é de 17,217mm, Figura 
31. 
 
Figura 31 - Deformação Total para 61,445Hz 
Fonte: O Autor 
 
40 
 
Para a análise estática foram colocadas diversas forças conforme mostra a Figura 
32, onde os pontos A e B representam os engastes da estrutura, as forças C e D 
representam a fixação do motor, E e F o eixo do debulhador, G a peneira do debulhador, H 
e I o tunel devento, J a peneira, e os demais pontos que não estão indicados por alguma 
letra representam o sistema do ventilador. 
 
 
 
Figura 32 - Considerações para Estrutura 
Fonte: O Autor 
 
O valor máximo de deformação total é de 0,67mm com maior deformção na parte 
superior da estrutura conforme Figura 33. 
41 
 
 
 
Figura 33 - Deformação Total da Estrutura 
Fonte: O Autor 
 
A tensão equivalente de Von-Mises máxima é de 89,897Mpa, conforme mostrado 
na figura 34, esta tensão ocorre em pontos específicos, ficando a maior parte da estrutura 
com uma tensão bem inferior a máxima. 
 
 
Figura 34 - Tensão Von-Mises 
Fonte: O Autor 
42 
 
 
3.4.5 Análise Do Fluxo De Vento 
 
Para simulação e visualização do fluxo de vento que ocorre dentro do túnel do separador, 
utilizou-se o software Star CCM+ com a geometria apresentada na Figura 35. 
 
 
Figura 35 - Geometria do túnel de vento 
Fonte: O Autor 
 
Para realizar a simulação foi gerada a malha mostrada na Figura 36. 
 
Figura 36 - Malha do túnel de vento 
Fonte: O Autor 
 
43 
 
A velocidade arbitrada na entrada do duto é de 7m/s, esta possui um acréscimo 
para 12m/s na segunda saída do túnel, conforme mostra a Figura 36, esta saída é por onde 
o feijão deverá passar para a próxima etapa, a maior parte do fluxo vai para esta parte pois 
ela é diretamente aberta a atmosfera, enquanto as saídas 1 e 3 são direcionadas a um 
circuito de dutos conforme mostrado nas Figuras 37 e 38. 
 
 
 
Figura 37 - Fluxo de vento vista primaria 
Fonte: O Autor 
 
 
 
Figura 38 - Continuação dos circuitos do túnel de vento 
Fonte: O Autor 
 
As figuras 37 e 38 também mostram as linhas de fluxo (streamlines), que 
exemplificam as linhas por onde o fluido tende a passar, pode-se verificar que na primeira 
saída há pouco fluxo de vento, e que este é mais direcionado a saída 2 e 3 do túnel. 
 
44 
 
 
 
 
 
 
O eixo do debulhador tem um diâmetro maior de 50,8mm e suas extremidades são 
de 22mm. Para a medida de 22mm obtive-se um fator de segurança n de 1,89. A construção 
do debulhador é mostrada na Figura 39. 
 
 
 
Figura 39 - Debulhador Finalizado 
Fonte: O Autor 
 
A construção do eixo do ventilador pode ser verificada na Figura 40. Onde este tem 
diâmetro maior de 16mm e um rebaixo para 15mm onde é fixado o mancal. 
 
 
 
Figura 40 - Eixo do Ventilador Finalizado 
Fonte: O Autor 
 
 
3.5 CONSTRUÇÃO DA MÁQUINA 
45 
 
A Construção do eixo da peneira pode ser vista na Figura 41. Assim como o eixo 
do ventilador, este possui diâmetro principal de 16mm e um rebaixo para 15mm onde é 
fixado o mancal. 
 
 
 
Figura 41 - Eixo da Peneira Finalizado 
Fonte: O Autor 
 
Através de testes realizados com o auxílio de um Anemômetro, Modelo B-MAX, 
encontrou-se a velocidade necessária para realizar a separação dos grãos dos demais 
detritos no túnel de vento. Para que o feijão faça a trajetória necessária conforme mostrado 
na Figura 42, deve-se utilizar uma velocidade entre 10m/s a 12m/s próximo à saída B (local 
onde foi posicionado o Anemômetro). Esta velocidade irá depender do clima, pois em dias 
húmidos o grão tende a reter mais água e ficar mais denso, exigindo uma velocidade maior 
para realizar a mesma trajetória. 
 
 
Figura 42 - Trajetória do feijão dentro do túnel de vento 
Fonte: O Autor 
 
46 
 
Na Figura 42, a “Entrada” refere-se a entrada dos grãos juntamente com folhas, 
pedras etc. oriundos do processo de debulha, a saída A é idealizada para que sólidos de 
maior densidade como pedras e terra caiam diretamente para este ponto, o ponto C é 
destinado a folhas e demais detritos de baixa densidade, que serão facilmente carregados 
pelo vento. 
A saída B destina-se ao feijão, assim como a trajetória que o mesmo deve percorrer 
para chegar a esta saída e ser direcionado à peneira. A Figura 43 mostra o túnel finalizado, 
com a indicação de suas saídas. 
 
 
 
Figura 43 - Duto de seleção 
Fonte: O Autor 
 
O ventilador centrifugo utilizado no projeto gera um fluxo com velocidade de até 
14m/s, quando se utiliza a rotação máxima do motor, sendo assim tem-se uma folga para 
que a seleção dos grãos possa ser feita de forma correta, e adaptada a outros grãos, uma 
vez que o fluxo pode ser ajustado alterando-se a rotação do motor. A construção do 
ventilador é mostrada na Figura 44. 
47 
 
 
 
Figura 44 - Construção do ventilador Centrífugo 
Fonte: O Autor 
 
A Figura 45 mostra a montagem do motor estacionário a gasolina com potência de 
5,5Hp à estrutura do protótipo, assim como a relação de transmissão que parte do mesmo. 
 
 
Figura 45 - Montagem do Motor 5,5Cv 
Fonte: O Autor 
 
O protótipo finalizado fica conforme Figura 46, sem as chapas externas de 
proteção, para visualização dos componentes internos. 
48 
 
 
 
Figura 46 - Protótipo Finalizado 
Fonte: O Autor 
 
4 RESULTADOS 
 
Como resultados do projeto, obteve-se a separação dos grãos de feijão dos 
detritos. Devido não ser época de colheita, não foi testado com feijão. Porem foram 
utilizados galhos de pinheiro, para verificar o processo de debulha. A mistura realizada se 
aproxima da realidade da separação do feijão. 
Os grãos foram separados dos detritos maiores, entretanto devido à densidade das 
folhas do pinheironão se encontrou um ajuste fino que proporcionasse uma separação 
perfeita entre folhas menores e grãos de feijão. O resultado apresentado no teste é 
aceitável, uma vez que a quantidade de detritos é mínima comparada com a quantidade de 
feijão que sai da máquina. 
Também do resultado do teste, durante o processo de separação, atingiram-se as 
velocidades de ar de 10m/s a 12 m/s no duto de separação. Isto se deve à regulagem de 
rotação do motor estacionário, proporcionando uma correta separação. Através desse 
ajuste, pôde-se trabalhar com grãos de densidades diferentes. 
O motor a gasolina possui um tanque de combustível de 3,6 litros, e consumo de 
1,9 litros de gasolina por hora, em condições normais de funcionamento. 
A máquina é compacta se comparada as demais encontradas no mercado, sua 
produção é estimada em 600kg/h de feijão, esta é considerada ideal para atender pequenos 
49 
 
e médios produtores e suprir sua produção durante a safra de feijão. Devido a suas 
dimensões reduzidas o equipamento é de fácil manuseio, sendo possível até mesmo o 
transporte de modo similar a um carrinho de mão. Ideal para locomoção de pequenas 
distancias, mas caso seja necessário trajetos maiores ela é compacta o suficiente para ser 
colocada na carroceria de caminhonetes ou outros veículos de carga, conforme mostrado 
na Figura 47. 
 
 
Figura 47 - Transporte da trilhadora em um veículo de carga pequeno. 
Fonte: O Autor 
 
O sistema de acionamento é isolado do acesso externo, o equipamento também 
conta com botoeira de emergência, que funciona desligando o motor. Afim de prevenir 
acidentes e tornar a operação mais segura. 
Para a fabricação de uma máquina foi investido aproximadamente R$3.000,00, 
sendo este dividido entre materiais e mão de obra, como usinagem, soldas e afins. 
Considerando o mercado deste produto, estima-se um valor de venda de R$5.500,00, afim 
de cobrir os gastos e fornecer uma margem de lucro segura ao fabricante do equipamento. 
Os valores acima são para uma máquina apenas, sendo que a construção em série deste 
50 
 
equipamento pode diminuir o custo de produção e consequentemente aumentar a margem 
de lucro do fabricante. 
A utilização de chapas parafusadas a estrutura, para acesso ao interior da máquina, 
as peças e componentes de fácil aquisição, e a forma de construção auxiliam a manutenção 
do equipamento. A manutenção básica pode ser feita pelo próprio operado, sendo que este 
deve possuir conhecimento para utilizar ferramentas básicas como chaves de fenda e afins. 
 
51 
 
5 CONCLUSÃO 
 
Conclui-se que o projeto desenvolvido tem capacidade para suprir as necessidades 
de trilhagem de feijão para pequenos e médios produtores. Suas dimensões compactas 
facilitam o transporte, podendo ser realizado por caminhonetes além de contar com um 
suporte para transporte manual, similar á um carrinho de mão, para realizar trajetos curtos. 
O equipamento tem bom rendimento, com produção aproximada de 600 kg por hora, 
o sistema vendado e dimensionado, evita o desperdício de grãos em meios externos. 
Também possui um motor estacionário a gasolina, dispensando outros equipamentos 
motrizes (tomada de força – trator). Fabricada com materiais de baixo custo, apresenta fácil 
manutenção. 
Seguindo o padrão dos equipamentos que são fabricados atualmente, o projeto 
segue a norma de segurança NR-12. Possui isolamento dos componentes que geram ou 
podem gerar riscos ao operador, conta também com uma botoeira de emergência para 
realizar o desligamento do motor. 
O equipamento desenvolvido apresenta preço de fabricação de R$ 3.000,00 
aproximadamente. Este valor é um diferencial se comparado a máquinas similares com 
preços de venda a partir de R$ 17.000,00 como o exemplo a Trilhadeira Vencedora B-150 
PV. 
 
 
 
Colocação de um triturador, para triturar os restos das plantas que saem do 
maquinário após a debulha. Estes materiais triturados podem ser utilizados como 
alimentação animal ou até mesmo fertilizante natural. 
Ajustes e dimensionamento para trabalhar com outros grãos, fora o feijão, como 
soja, milho entre outros. 
Pode também ser implementada uma tomada de força para acoplamento em 
tratores. 
 
 
5.1 Sugestões de Melhorias Futuras 
52 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Gostaríamos de agradecer primeiramente a Deus pela oportunidade de vida e pela 
saúde para correr atrás de nossos sonhos. Aos nossos pais, Abel de Andrade, Mara Lúcia 
Orlowski de Andrade, e Orlando Pupia, Denize Lucca Pupia. Agradecemos também ao Júlio 
Cezar, a Dilene Lucca, e ao Tiago Lucca Pupia. A todos os professores do curso de 
engenharia em especial ao nosso orientador DSc. Luís Henrique Stocco da Silva. E os 
demais envolvidos, que de alguma forma ajudaram no decorrer desta caminhada. 
53 
 
REFERÊNCIAS 
 
AÇO IDEAL. Chapa Zincada (Galvanizada). Disponível em: 
<http://www.acoideal.com.br/chapa-zincada-galvanizada/>. Acesso em: 05 set. 2018. 
 
AÇOS LTDA, Tubonasa. TUBOS DE AÇO QUADRADOS. Disponível em: 
<http://www.tubonasa.com.br/produtos/tubos-de-aco-quadrados/>. Acesso em: 12 maio 
2018. 
 
AÇOS LTDA, Tubonasa. Normas Técnicas ABNT. Disponível em: 
<http://www.tubonasa.com.br/produtos/normas-tecnicas/>. Acesso em: 17 mar. 2018. 
AÇOSPORTE COMERCIAL DE AÇOS LTDA. Barra de aço 1020. Disponível em: 
<http://www.acosporte.com.br/barra-aco-1020>. Acesso em: 22 ago. 2018. 
 
BALLES, Antonio Cesar. FORMULÁRIO DE CONSULTA RÁPIDA DE 
ELEMENTOS DE MÁQUINAS. Capítulo 17: Transmissões Flexíveis. UNIVERSIDADE 
POSITIVO. 2017 
 
BUDYNAS, Richard G.; NISBETT, J. Keith. Elementos de máquinas de Shigley. 10. 
ed. Porto Alegre: Amgh Editora Ltda, 2016. 
 
CARVALHO, WELLIGTON PEREIRA DE. Ministério da Agricultura e 
Abastecimento. Recomendação Técnica: Produção de Sementes de Feijão para Pequenos 
Produtores. Distrito Federal, 2001. 
 
COMERCIAL DE AÇOS LTDA, AÇOSPORTE. Barra de aço 1020. Disponível em: 
<http://www.acosporte.com.br/barra-aco-1020>. Acesso em: 01 jun. 2018. 
 
DEPOIS que inventaram isto, nunca mais! 2011. Disponível em: 
<http://ensda.blogspot.com/2011/06/nunca-mais.html>. Acesso em: 30 set. 2018. 
 
54 
 
FILHO, Francisco Rodrigues Freire. Feijão-Caupi. Disponível em: 
<http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/feijao-
caupi/arvore/CONTAG01_26_510200683536.html>. Acesso em: 09 jun. 2018. 
 
GALPÃO CENTRO-OESTE. Trilhadeira Vencedora B-150 PV para motor, 2 eixos, 
com 4 pneus recondicionados - Maqtron. Disponível em: 
<https://galpaocentrooeste.com.br/trilhadeira-b-150-pv-estacionario-com-pneus-
recondicionados-maqtron.html>. Acesso em: 17 set. 2018. 
 
MIAC MÁQUINAS AGRÍCOLAS. Double Master II - Recolhedora/Trilhadora de 
Feijão. Disponível em: <http://www.miac.com.br/conteudo/double-master-ii-recolhedora-
trilhadora-de-feijao.html>. Acesso em: 17 set. 2018. 
 
MAQTRON. Linhas de Produtos: rilhadeiras | B - 150 P.V. Disponível em: 
<http://www.vencedoramaqtron.com.br/produtos_detalhes.php?id=40>. Acesso em: 17 set. 
2018. 
 
MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS, Vibramax. PENEIRA VIBRATÓRIA. 2018. 
Disponível em: <http://www.vibramax.com.br/peneira-vibratoria>. Acesso em: 20 mar. 
2018. 
 
MINISTÉRIO DA AGRICULTURA, PECUÁRIA E ABASTECIMENTO, Secretaria de 
Política Agrícola. BRASIL PROJEÇÕES DO AGRONEGÓCIO 2016/2017 a 2026/2027. 
Disponível em: <http://www.agricultura.gov.br/assuntos/politica-agricola/todas-
publicacoes-de-politica-agricola/projecoes-do-agronegocio/projecoes-do-agronegocio-
2017-a-2027-versao-preliminar-25-07-17.pdf>. Acesso em: 29 maio 2018 
 
Neri Geller. PROJEÇÕES DO AGRONEGÓCIO: Projeções de Longo Prazo. 2017. 
Disponível em: <http://www.agricultura.gov.br/assuntos/politica-agricola/todas-
publicacoes-de-politica-agricola/projecoes-do-agronegocio/projecoes-do-agronegocio-
2017-a-2027-versao-preliminar-25-07-17.pdf>. Acesso em: 20 set. 2018. 
 
55 
 
OLIVEIRA, Márcia Gonzaga de Castro. Informações técnicas sobre a colheita 
mecanizadado feijoeiro. 2018. Disponível em: 
<http://www.portaldoagronegocio.com.br/artigo/informacoes-tecnicas-sobre-a-colheita-
mecanizada-do-feijoeiro>. Acesso em: 20 jun. 2018. 
 
PEREZ, Nestor Proenza. SISTEMAS FLUIDOMECÂNICOS. Disponível em: 
<http://www2.feg.unesp.br/Home/PaginasPessoais/nestorproenzaperez/sfm-2014-aula-
23.pdf>. Acesso em: 03 fev. 2018. 
 
RAMOS, Ademilson. Metalon: o metal versátil e barato. 2015. Disponível em: 
<http://engenhariae.com.br/editorial/colunas/metalon-o-metal-versatil-e-barato/>. Acesso 
em: 22 ago. 2018. 
 
SILVA, José Geraldo. ÁRVORE DO CONHECIMENTO - Feijão. Disponível em: 
<http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/feijao/arvore/CONTAG01_3_26200315584
5.html>. Acesso em: 09 jul. 2018 
 
SILVA, Juarez de Souza; PARIZZI, Fátima Chieppe; SOBRINHO, José 
Cardoso.BENEFICIAMENTO DE GRÃOS. Disponível em: 
<http://ftp://ftp.ufv.br/dea/poscolheita/Livro%20Secagem%20e%20e%20Armazenagem%2
0de%20Produtos%20Agricolas/livro/mb_cord/mb1/cap13.pdf>. Acesso em: 08 fev. 2018. 
 
TUBONASA TUBOS DE AÇO CARBONO. O QUE É METALON? Disponível em: 
<http://www.tubonasa.com.br/produtos/metalon/>. Acesso em: 22 ago. 2018. 
 
VENTILADORES CENTRÍFUGO, Aeromack. Ventiladores Centrífugo VCE. 
Disponível em: <http://www.aeromack.com.br/ventiladores-centrifugo-vce.php>. Acesso 
em: 13 abr. 2018. 
 
VIBRAMAX - MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS. PENEIRA VIBRATÓRIA LINEAR - 
MOD. PIX. Disponível em: <http://www.vibramax.com.br/peneira-vibratoria-linear-mod-
pix>. Acesso em: 06 set. 2018. 
 
56 
 
ANEXOS E APÊNDICES 
 
APÊNDICE A - Dimensionamento do debulhador 
 
Para obter o fator de segurança (n) do debulhador com diâmetro de 22mm e 
comprimento de 810mm, uma carga aplicada no seu centro de 142,85N refere-se ao 
impacto do grão na haste. A haste tem comprimento de 140mm, no qual gera um momento 
de 10,5Nm. Totalizando 7 hastes no eixo do debulhador, podemos considerar um momento 
de 70Nm, aplicado no centro do eixo do debulhador, como um estado crítico de toda a 
concentração da carga. Raio de entalhe de 1mm de usinagem. 
 
Realizando a somatória dos momentos no eixo, sentido anti-horário positivo. 
Ʃ𝑀 = 0 
70 − 𝐹𝑎𝑦 ∗ 0,770 = 0 
𝐹𝑎𝑦 =
70
0,770
 
𝐹𝑎𝑦 = 90,9091𝑁 
 
Somatória das forças verticais, para cima positivo: 
Ʃ𝐹𝑦 = 0 
𝐹𝑎𝑦 − 𝐹𝑏𝑦 = 0 
90,9091 − 𝐹𝑏𝑦 = 0 
𝐹𝑏𝑦 = 90,9071𝑁 
 
Momento fletor no eixo = 35Nm 
 
Analisando os fatores da condição de superfície (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela 6-2). 
𝑘𝑎 = 𝑎𝑆𝑢𝑡
−𝑏 
𝑘𝑎 = 57,7 ∗ 470
−0,718 
𝑘𝑎 = 0,6960 
 
Fator de tamanho, (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela 6-20). 
𝑘𝑏 = 1,24 ∗ 22
−0,107 
57 
 
𝑘𝑏 = 0,8908 
 
Fator de carregamento (flexão), (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela 6-26). 
𝑘𝑐 = 1 
 
Para temperatura ambiente 20 graus Celsius, (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela 6-4). 
𝑘𝑑 = 1 
 
Adotando um fator de confiabilidade de 99%, (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela 6-5). 
 
𝑘𝑒 = 0,814 
 
Fator de efeitos diversos 
𝑘𝑓 = 1 
 
limite de endurança de espécime de teste da viga rotativa 
𝑆′𝑒 = 0,5 ∗ 𝑆𝑢𝑡 
𝑆′𝑒 = 0,5 ∗ 470 
𝑆′𝑒 = 235 𝑀𝑃𝑎 
 
Aplicando a equação (2), 
𝑆𝑒 = 𝑘𝑎𝑘𝑏𝑘𝑐𝑘𝑑𝑘𝑒𝑘𝑓𝑆′𝑒 
𝑆𝑒 = 0,6960 ∗ 0,8908 ∗ 1 ∗ 1 ∗ 0,814 ∗ 1 ∗ 235 
𝑆𝑒 = 118,6729𝑀𝑃𝑎 
 
Cartas de sensitividade ao entalhe, submetidas à flexão reversa ou cargas axiais 
reversas, (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela 6-20). 
𝑞 = 0,65 
 
Cartas de sentividade ao entalhe para materiais em torção reversa (SHIGLEY, Ed 
10ª, Tabela 6-21). 
𝑞𝑐𝑖𝑠𝑎𝑙ℎ𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 0,7 
58 
 
Utilizando o gráfico de fatores teóricos de concentração de tensão. Eixo redondo 
com filetagem do ressalto em torção, (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela A-15, Figura A-15-8). 
𝐾𝑡𝑠 = 1,63 
Eixo redondo com filetagem do ressalto em flexão, (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela A-
15, Figura A-15-9). 
𝐾𝑡 = 2,3 
 
 
Aplicando a fórmula (3) 
𝐾𝑓 = 1 + 0,65( 2,3 − 1) 
𝐾𝑓 = 1,845 
Aplicando a fórmula (4) 
𝐾𝑓𝑠 = 1 + 0,7( 1,63 − 1) 
𝐾𝑓𝑠 = 1,63 
 
Utilizando a equação (1), e torque no eixo do debulhador 
1
𝑛
=
16
𝜋 ∗ 223
[ 4 (
 1,845 ∗ 35𝑥103
118,6729
)
2
+ 3 (
1,63 ∗ 0
118,6729
)
2
+ 4 (
1,845 ∗ 0
390
)
2
+ 3 (
1,63 ∗ 26,7721𝑥103
390
)
2
]
1
2
 
𝑛 = 1,89 
 
 
59 
 
APÊNDICE B - Dimensionamento do eixo do ventilador 
 
Para obter o fator de segurança (n) do debulhador com diâmetro de 15mm e 
comprimento de 405mm, uma carga aplicada na extremidade de 9,81N referente ao peso 
do ventilador. Raio de entalhe de 1mm de usinagem. 
Realizando a somatória dos momentos no eixo, sentido anti-horário positivo. 
Ʃ𝑀 = 0 
−𝐹𝑏𝑦 ∗ 0,45 + 9,81 ∗ 0,425 = 0 
𝐹𝑏𝑦 =
4,1692
0,45
 
𝐹𝑎𝑦 = 9,2649𝑁 
 
Somatória das forças verticais, para cima positivo: 
Ʃ𝐹𝑦 = 0 
−9,81 + 𝐹𝑎𝑦 − 𝐹𝑏𝑦 = 0 
−9,81 + 9,265 − 𝐹𝑏𝑦 = 0 
𝐹𝑏𝑦 = 0,545𝑁 
 
Somatória das forças horizontais, para direita positivo: 
Ʃ𝐹𝑥 = 0 
 
Momento fletor no eixo = 0,2316Nm 
 
Analisando os fatores da condição de superfície, (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela 6-2). 
𝑘𝑎 = 𝑎𝑆𝑢𝑡
−𝑏 
𝑘𝑎 = 57,7 ∗ 470
−0,718 
𝑘𝑎 = 0,6960 
 
Fator de tamanho, (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela 6-20) 
𝑘𝑏 = 1,24 ∗ 15
−0,107 
𝑘𝑏 = 0,9281 
 
Fator de carregamento (flexão), (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela 6-26). 
60 
 
 𝑘𝑐 = 1 
 
Para temperatura ambiente 20 graus Celsius, (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela 6-4). 
𝑘𝑑 = 1 
 
Adotando um fator de confiabilidade de 99%, (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela 6-5). 
𝑘𝑒 = 0,814 
 
Fator de efeitos diversos 
𝑘𝑓 = 1 
 
limite de endurança de espécime de teste da viga rotativa 
𝑆′𝑒 = 0,5 ∗ 𝑆𝑢𝑡 
𝑆′𝑒 = 0,5 ∗ 470 
𝑆′𝑒 = 235 𝑀𝑃𝑎 
 
Aplicando a equação (2), 
𝑆𝑒 = 𝑘𝑎𝑘𝑏𝑘𝑐𝑘𝑑𝑘𝑒𝑘𝑓𝑆′𝑒 
𝑆𝑒 = 0,6960 ∗ 0,9281 ∗ 1 ∗ 1 ∗ 0,814 ∗ 1 ∗ 235 
𝑆𝑒 = 123,5652𝑀𝑃𝑎 
 
Cartas de sensitividade ao entalhe, submetidas à flexão reversa ou cargas axiais 
reversas (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela 6-20). 
𝑞 = 0,65 
 
Cartas de sentividade ao entalhe para materiais em torção reversa, (SHIGLEY, Ed 
10ª, Tabela 6-21). 
𝑞𝑐𝑖𝑠𝑎𝑙ℎ𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 0,75 
Utilizando o gráfico de fatores teóricos de concentração de tensão. Eixo redondo 
com filetagem do ressalto em torção, (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela A-15, Figura A-15-8). 
𝐾𝑡𝑠 = 1,2 
61 
 
Eixo redondo com filetagem do ressalto em flexão, (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela A-
15, Figura A-15-9). 
𝐾𝑡 = 1,7 
 
Aplicando a fórmula (3), 
𝐾𝑓 = 1 + 0,65( 1,7 − 1) 
𝐾𝑓 = 1,455 
Aplicando a fórmula (4), 
𝐾𝑓𝑠 = 1 + 0,7( 1,2 − 1) 
𝐾𝑓𝑠 = 1,15 
 
 
 
 
 
 
Utilizando a equação (1), e torque no eixo do ventilador 
1
𝑛
=
16
𝜋 ∗ 153
[ 4 (
 1,455 ∗ 0,2316𝑥103
123,5652
)
2
+ 3 (
1,15 ∗ 0
123,5652
)
2
+ 4 (
1,455 ∗ 0
390
)
2
+ 3 (
1,15 ∗ 18,5346𝑥103
390
)
2
]
1
2
 
𝑛 = 6,9889 
 
 
62 
 
APÊNDICE C - Dimensionamento do eixo da peneira 
 
Para obter o fator de segurança (n) do debulhador com diâmetro de 15mm e 
comprimento de 435mm, uma carga aplicada na extremidade de 39,24N referente ao peso 
da peneira com os grãos de feijão. Raio de entalhe de 1mm de usinagem. 
Realizando a somatória dos momentos no eixo, sentido anti-horário positivo. 
 
Ʃ𝑀 = 0 
−𝐹𝑎𝑦 ∗ 0,3625 + 39,24 ∗ 0,3925 = 0 
𝐹𝑏𝑦 =
14,9112
0,350
 
𝐹𝑎𝑦 = 42,60𝑁 
 
Somatória das forças verticais, para cima positivo: 
Ʃ𝐹𝑦 = 0 
39,24 − 𝐹𝑎𝑦 − 𝐹𝑏𝑦 = 0 
39,24 − 42,60 + 𝐹𝑏𝑦 = 0 
𝐹𝑏𝑦 = 3,36𝑁 
 
Somatória das forças horizontais, para direita positivo: 
Ʃ𝐹𝑥 = 0 
 
Momento fletor no eixo = 1,1772Nm. 
Analisando os fatores da condição de superfície, (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela 6-2). 
𝑘𝑎 = 𝑎𝑆𝑢𝑡
−𝑏 
𝑘𝑎 = 57,7 ∗ 470
−0,718 
𝑘𝑎 = 0,6960 
 
Fator de tamanho, (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela 6-20). 
𝑘𝑏 = 1,24 ∗ 15
−0,107 
𝑘𝑏 = 0,9281 
 
Fator de carregamento (flexão), (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela 6-26). 
63 
 
 𝑘𝑐 = 1 
 
Para temperatura ambiente 20 graus Celsius, (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela 6-4). 
𝑘𝑑 = 1 
 
Adotando um fator de confiabilidade de 99%, (SHIGLEY, Ed 10ª,Tabela 6-5). 
𝑘𝑒 = 0,814 
 
Fator de efeitos diversos. 
𝑘𝑓 = 1 
 
Limite de endurança de espécime de teste da viga rotativa. 
𝑆′𝑒 = 0,5 ∗ 𝑆𝑢𝑡 
𝑆′𝑒 = 0,5 ∗ 470 
𝑆′𝑒 = 235 𝑀𝑃𝑎 
 
Aplicando a equação (2), 
𝑆𝑒 = 𝑘𝑎𝑘𝑏𝑘𝑐𝑘𝑑𝑘𝑒𝑘𝑓𝑆′𝑒 
𝑆𝑒 = 0,6960 ∗ 0,9281 ∗ 1 ∗ 1 ∗ 0,814 ∗ 1 ∗ 235 
𝑆𝑒 = 123,5652𝑀𝑃𝑎 
 
Cartas de sensitividade ao entalhe, submetidas à flexão reversa ou cargas axiais 
reversas, (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela 6-20). 
𝑞 = 0,65 
Cartas de sentividade ao entalhe para materiais em torção reversa (SHIGLEY, Ed 
10ª, Tabela 6-21). 
𝑞𝑐𝑖𝑠𝑎𝑙ℎ𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 0,75 
Utilizando o gráfico de fatores teóricos de concentração de tensão. Eixo redondo 
com filetagem do ressalto em torção, (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela A-15, Figura A-15-8). 
𝐾𝑡𝑠 = 1,2 
64 
 
Eixo redondo com filetagem do ressalto em flexão, (SHIGLEY, Ed 10ª, Tabela A-
15, Figura A-15-9). 
𝐾𝑡 = 1,7 
 
Aplicando a fórmula (3), 
𝐾𝑓 = 1 + 0,65( 1,7 − 1) 
𝐾𝑓 = 1,455 
Aplicando a fórmula (4), 
𝐾𝑓𝑠 = 1 + 0,7( 1,2 − 1) 
𝐾𝑓𝑠 = 1,15 
Utilizando a equação (1), e torque no eixo da peneira 
1
𝑛
=
16
𝜋 ∗ 153
[ 4 (
 1,455 ∗ 1,1772𝑥103
123,5652
)
2
+ 3 (
1,15 ∗ 0
123,5652
)
2
+ 4 (
1,455 ∗ 0
390
)
2
+ 3 (
1,15 ∗ 77,9629𝑥103
390
)
2
]
1
2
 
𝑛 = 1,6602 
 
 
65 
 
APENDICE D – Desenhos 3D do equipamento. 
 
 
Figura 48 - Desenho 3D do protótipo 
Fonte: O Autor 
 
66 
 
 
Figura 49 - Desenho 3D do Protótipo 
Fonte: O Autor