Esteira Transportadora

ETEC RUBENS DE FARIA E SOUZA

ESTEIRA TRANSPORTADORA DE MATERIAIS RECICLÁVEIS

SOROCABA 2008

Guilherme Turri nº 14 Jônatas Garcia nº 16 Leandro Caetano Rosa nº 18 Luis Fernando Morais da Silva nº 20 Rodrigo Barbim Oliveira nº 24 Rogério de Camargo nº 25 Tiago Azevedo de Proença nº26 Raphael de Paula Anhaya Rodrigues nº 34

ESTEIRA TRANSPORTADORA DE MATERIAIS RECICLÁVEIS

TCC apresentado à ETEC. “Rubens de Faria e Souza”, como exigência parcial para Conclusão do Curso de Mecânica em 03/12/ 2008. Orientador: Prof. Hélio Canavezi

SOROCABA 2008 2

Agradecimentos Agradecemos a dedicação dos professores Rossi, Eduardo, Renato e Hélio, pelo suporte e atenção nos dadas para o desenvolvimento do projeto.

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Sumário Resumo............................................................................................ 05 Objetivo............................................................................................ 06 Introdução........................................................................................ 07 Fluxograma...................................................................................... 08 1. Memorial Descritivo..................................................................... 09 2.0 Memorial de Cálculos ............................................................... 10 2.1 Cálculos da mesa........................................................................................ 2.2 Cálculos dos pés da mesa.......................................................................... 2.3 Cálculos da Viga “U”................................................................................... 2.4 Cálculo da potência do motor..................................................................... 2.5 Cálculo dos rolamentos..............................................................................

10 12 13 16 16

Conclusão........................................................................................ 18 Bibliografia....................................................................................... 19 Anexos............................................................................................. 20 Acoplamento...................................................................................................... Viga “U”............................................................................................................. Chapa do Esticador........................................................................................... Eixo Motor......................................................................................................... Trava da Mesa................................................................................................... Mesa.................................................................................................................. Pés de apoio...................................................................................................... Rolete Movido.................................................................................................... Fuso do Esticador..............................................................................................

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RESUMO Nosso trabalho consiste em projetar um transportador de materiais, onde decidimos implantar uma esteira para materiais recicláveis, essa idéia surgiu a partir da necessidade apresentada na cooperativa Coreso. No início procuramos dimensionar a esteira através de uma visita à empresa, logo iniciamos a pesquisa para definição da estrutura e materiais a serem utilizados na construção, estabelecemos os desenhos (croquis), calculamos as forças empregadas, criamos um memorial de cálculos, modelamos toda a estrutura, por fim apresentamos o projeto.

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OBJETIVO O presente trabalho tem como objetivo tornar ágil e eficaz o trabalho já executado na CORESO Sorocaba /SP, que consiste na separação de materiais recicláveis que hoje é executado através de um processo que utiliza várias mesas e da utilização de uma esteira no processo de seleção de materiais reduzindo assim o tempo de seleção, aumentando o volume de materiais separados e lucro da cooperativa.

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INTRODUÇÃO Devida a alta demanda de materiais reciclados e aumento intensivo de empresas ligadas ao ramo, que visam um futuro promissor nessa área, diversas tecnologias estão sendo empregadas para melhorar o processo em relação ao tempo e produtividade. O mais utilizado é através de seleção manual, que varia em esteiras ou mesas, mas com atual necessidade do mercado o que gera maior agilidade e eficácia é o de esteira pois se consegue uma alta produção em menor escala de tempo, porém necessitando de um investimento maior.

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Fluxograma do Projeto

Direção Técnica

Origem de Estudos

Pesquisa do Estudo

Ante Projeto

Elaboração do Projeto

Auditoria do Projeto

Especificações do Projeto

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1 . M e mo r i a l D e s c r i t i vo Componentes da estrutura da Esteira transportadora de materiais recicláveis.

1-1

02 Roletes (Aço carbono 1020)

1-2

04 Rolamentos

1-3

02 Mancais (Fofo)

1-4 1-5

01 Eixo (aço carbono 1020) 01 Rolos em Fibra

1-6

01 Motor redutor (SAF47 SEW ) 5,3 RPM)

1-7

01 Correia em Borracha FBG 20 (Nurion)

1-8

01 Mesa de apoio para correia em borracha

1-9

02 Vigas em “U” (Aço carbono 1020)

1-10 14 Cantoneiras (Aço carbono 1020) 1-11 04 Travas para os pés da esteira (Aço carbono 1020) 1-12 01Parafuso e porca para esticador do rolete 1-13 16 Parafusos e porcas para fixar os pés

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2. Memorial de Cálculos 2.1 Cálculo da carga a ser transportada para dimensionamento da mesa: Para podermos calcular a carga a ser transportada, tomamos como exemplo o peso de latinhas de sardinha, que é feita de aço, ou seja, um dos materiais mais pesados que se pode encontrar em lixo reciclável. Imaginamos a esteira com sua área total coberta com três camadas deste material, e seguimos o seguinte raciocínio, com os seguintes dados: Área da esteira =15m x 1,1m = 16,5 m² Área da lata de sardinha = 0,105m x 0,06m = 0,0063m² Peso unitário da latinha 30 g. Então dividimos a área útil da superfície da esteira pela área da lata para obtermos a quantidade de latas:

16 ,5 m ² = 2619 latas 0 , 0063 m ² E, em seguida, multiplicamos o valor obtido pelo peso da lata, e pela quantidade de camadas da mesma:

2619 x 0,03kg x 3 = 235,7 kg Assim, chegamos a um exemplo de carga que a esteira poderá estar movimentando. O esquema abaixo mostra o tipo de esforço que parte da mesa sofrera, entre uma cantoneira e outra, pois a mesma possui quinze cantoneiras para o seu apoio, tendo as mesmas um metro de distancia uma da outra. Para o calculo da espessura mínima necessária da mesa segue o seguinte raciocínio; 1º passo: como a mesa terá quinze cantoneiras para suportá-la, devemos dividir a carga que ela terá pelo número de vãos que estas cantoneiras formaram, ou seja quatorze vãos: Peso da correia transportadora – 100 kg. Peso do material reciclável – 235.7kg. 10

100kg + 235.7kg = 24kg 14 2º passo: devemos tomar o espaço entre duas cantoneiras como sistema para efetuar os cálculos, ou seja, o sistema que já foi mostrado anteriormente. Primeiro é calculado as reações no apoio para então calcularmos o momento fletor máximo no centro do sistema: Calculo das reações: é peso total dividido por dois.

Ra = Rb =

P = 12 kg v 2

Calculo do momento fletor máximo: é o produto da força de reação pela metade da distancia entre os apoios: Mmax = F x d Mmax = 12kgf x 500 mm = 6000kgf x mm 3º passo: calculamos o modulo de resistência. Este é dado pelo quociente do momento fletor máximo pela tensão de flexão do material ( 7 k g f / m m ²) .

Wf =

M max 6000 = = 857 .14 mm ³ τf 7

4º passo: finalmente utilizamos a formula para calcular a espessura mínima da mesa. 11

b • e² 6 e = 2.27 mm Wf =

=

e=

Wf • 6 b

=

e=

857.14 • 6 1000

=

Logo, a espessura mínima da mesa deve ser 2.27mm

2.2 Calculo das cantoneiras que sustentam a mesa Para o calculo destas, devemos somar a carga a ser transportada pela correia transportadora e a mesa, e dividimos por quinze cantoneiras: Peso da correia transportadora – 100 kg Peso do material reciclável – 235.7kg Peso da mesa – 292 kg

100kg + 235,7kg + 292kg = 41.86kg 15 Então, utilizamos um sistema com este peso como força atuante:

Em seguida calculamos as reações:

12

Ra = Rb =

P = 20 ,93 kg 2

Depois, calculamos o momento fletor máximo: Mmax = F x d Mmax = 20,93kgf x 550 mm = 11511, 5kgf x mm Com o momento fletor calculado, podemos achar o valor do modulo de r e s i s t ê n c i a à f l e x ã o , n e s t e , a t e n s ã o d e f l e x ã o t a m b é m é d e 7 k g f / m m ²:

Wf =

M max 11511,5 = = 1644,5mm ³ τf 7

Então encontramos na pagina 4-100 do Protec Projetista qual cantoneira é a ideal para ser utilizada. Porém devemos transformar este valor que esta em mm³ para cm³ 1644,5mm³ = 1,6445cm³

A t a b e l a d o P r o t e c n o s m o s t r a q u e a c a n t o n e i r a i d e a l é a L 1 ½” x 1 ½” x 3/16”.

2 . 3 C a l c ul o d a v i ga U. Primeiro somamos todas as partes que atuaram como peso na mesa: Peso Peso Peso Peso

da correia transportadora – 100 kg do material reciclável – 235.7kg da mesa – 292 kg das cantoneiras – 44,22 kg

100kg+235,7kg+292 kg+44,22 kg = 671,92 kg

Então dividimos este peso por dois, pois serão duas vigas:

671 ,92 = 335 , 96 k g 2 Para continuar o calculo devemos dividir o peso que a cada viga suportará por três, pois cada lado da esteira terá quatro pés, logo os espaços entre eles são iguais a três. 13

P

=

335 , 96 Kg = 111 ,98 kg 3

Então a reação em cada pé será igual a 56 kg, pois:

Ra = Rb =

P = 56 kg 2

Novamente utilizamos o sistema para entendermos melhor os cálculos:

Os apoios representam os pés da mesa.

Onde : P = 111,98kg Ra = Rb = 56 kg D = 4,83m Agora calculamos o momento máximo: Mmax = F x d Mmax = 56Kgf x 2417mm = 135 333 kgf.mm Em seguida calculamos o modulo de resistência, neste a tensão flexão é i g u a l a o a n t e r i o r ( 7 k g f / m m ²) .

14

Wf =

M max 135333 = = 19333 mm ³ = 19 ,333 cm ³ τf 7

Utilizamos o Protec Projetista, pagina 4-103, para localizar a viga n e c e s s á r i a , e e l e n o s m o s t r a q u e é a v i g a U 3 ” x 1 ½” . Para o calculo dos pés da mesa, que sofrerá compressão, será utilizado o seguinte cálculo:

Tc =

F A

Porém, para aplicarmos esta formula devemos somar o peso total já calculado e dividir por oito pés. Peso Peso Peso Peso Peso

da correia transportadora – 100 kg do material reciclável – 235.7 kg da mesa – 292 kg das cantoneiras – 44,22 kg da viga – 683 kg

100kg+235,7kg+292 kg+44,22 kg+683 kg = 1355

1355 = 169 ,3kg 8 C o m o a T c é i g u a l a 6 , 5 k g . m m ², e n t ã o :

A=

F 169,3Kg = = 26mm² = 0,26cm² Tc 6,5kg • mm²

A tabela do Protec, pagina 4-100, nos mostra que a viga necessária é a L 1” x 1”x 1/8”.

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2 . 4 C á l c ul o d a p o t ê nc i a d o m o t or Para o cálculo da potencia do motor, devemos considerar o peso que total do material a ser transportado mais metade do peso da correia transportadora; Peso do material = 235,7 kg Peso de metade da correia = 50 kg Peso total = 235,7 kg + 50 kg = 285,7 kg Para calcularmos o motor vamos arredondar este valor para 300 kg A potencia do motor é dada pela seguinte fórmula; P = Ft x Vt Onde; P = potência, em Watts. Ft = força tangencial, dada em Newton. Vt = velocidade tangencial, dada em metros por segundo. A força tangencial é igual a 3000 Newton, pois é o valor do peso multiplicado por 10. O valor da velocidade tangencial é igual 0,033 m/s. Então; P = 3000 x 0,033 = 99 Watts Porém, este tipo de trabalho que o motor realiza tem um rendimento de 90%, então devemos calcular a potência total necessária para o mesmo; Pt =

p

η

=

99 = 110 Watts 0,9

Logo, a potência necessária é 110 Watts

2 . 5 C á l c ul o d os r ol a m e nt os ; Para o cálculo dos rolamentos, iremos dimensioná-los pela capacidade de carga dinâmica, que é a carga sob a qual 90% de um lote de rolamentos alcança um milhão de rotações, sem apresentar sinais de fadiga. A capacidade de carga dinâmica dos diversos tipos de rolamentos é encontrada nas tabelas que compõem os catálogos. A capacidade de carga dinâmica que deve ter o rolamento para suportar com segurança as cargas aplicadas é determinada por; C=

Fl •P Fn

Em que: 16

C Fl Fn P

= capacidade de carga dinâmica (kN) = fator de esforços dinâmicos (adimensional) = fator de rotação (adimensional) = carga dinâmica equivalente (kN)

A força “P” equivale às reações nos rolamentos, ou seja, 1,5 kN. Já os valores Fl e Fn, e também a formula descrita, foram encontrados no livro “Elementos de maquinas”, 5º edição, de Sarkis Melconian, paginas 187, 209, 212 e 224. Para acharmos o valor Fn na tabela, devemos calcular o valor da rotação dos eixos. Como já foi dito, a velocidade tangencial é igual á 0,033 m/s e o raio dos roletes é igual á 0,06 m, então segue as formulas e os cálculos; Cálculo da rotação; Vt = ω • R

n=

0,033 = ω • 0,06 =

= 30ω

π

=

n=

30 • 0,55

π

ω=

0,033 = 0,55rad / s 0,06

= 5,25rpm

Cálculo da capacidade de carga dinâmica;

5,5 • 1,5 = 5,54kN 1,49 Portanto, a capacidade de carga dinâmica é igual á 5,54 kn, com esse resultado podemos encontrar o rolamento ideal para ser utilizado. C=

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Conclusão O projeto da esteira teve a finalidade de suprir as necessidades encontradas na Cooperativa Coreso, visando a agilidade e qualidade do processo. Através dos cálculos foram dimensionados os componentes e a velocidade da esteira, o que torna possível e viável a sua implantação.

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B i bl i o gr a f i a Esteiras Industriais www.esteirasindustriais.com.br Líder Esteiras www.lideresteiras.com.br

04/08/2008.

05/08/2008.

System Belt Esteiras Industriais www.systembelt.com.br 09/08/2008. Tekroll Roletes Industriais www.tekroll.com.br 16/08/2008. Vap Esteiras Industriais www.vap.com.br 24/08/2008. Nurion Correias www.nurion.com.br

03/09/2008.

Amparo Correias www.amparocorreias.com.br

03/09/2008.

Uol Ficção.sites.uol.com.br/sistema/atrito 10/09/2008. Mecânica Técnica e Resistência dos Materiais Sarkis Melconian Editora Érica. 15/09/2008.

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Anexos

Desenhos em Projeção Ortogonal de Componentes da Esteira

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