Triturador De Garrafa Pet

CENTRO PAULA SOUZA ETEC “RUBENS DE FARIA E SOUZA”

TRITURADOR DE GARRAFA PET

SOROCABA 2008 1

ALEXANDRE AMORIM ANDERSON RODRIGUES ANSELMO TEIXEIRA BRUNO CÉSAR CLEBER RIBEIRO DOUGLAS PAIFFER FÁBIO LEITE JOCIMAR FARIAS

PROJETO TRITURADOR DE GARRAFA PET

TCC apresentado a ETEC “Rubens de Faria e Souza”, como exigência para a conclusão do curso de Mecânica em 03/12/2008 Orientador: Prof. Hélio Canavesi Filho

SOROCABA 2008 2

“Quando nos propomos a fazer algo e damos tudo de si para que isso aconteça, aconteça, o único risco que corremos é que alguém nos diga que chegamos onde estamos por pura sorte.” Autor desconhecido

3

Dedico a todo o grupo, pois se não contássemos com ajuda de todos não teríamos alcançado nosso objetivo, aos professores, em especial ao Professor Hélio, que muito nos ajudou. 4

AGRADECIMENTOS

Agradecemos primeiramente a Deus, aos nossos familiares que nos ajudaram a enfrentar os obstáculos que pensávamos não conseguir superar, esse apoio foi essencial para a conclusão desse projeto. À escola ETEC “Rubens de Faria e Souza” pela base, apoio e incentivo.

5

RESUMO Este projeto é motivado pela necessidade de reciclagem de garrafas PET (Polietileno Tereftalato), visando o máximo aproveitamento de espaço na posterior armazenagem. Pretendemos com este trabalho desenvolver um triturador, para granular as garrafas PET. O triturador é dotado de um painel de comandos com funções para ligar e desligar, bem como de uma botoeira de emergência. O material é colocado no silo alimentador e desliza para o rotor, sendo então triturado pelas lâminas fixas e pelas lâminas rotativas do mesmo. Tanto as lâminas fixas como as lâminas rotativas podem ser substituídas ou afiadas, quando necessário. Por baixo do rotor há uma grade por onde passa o granulado. Existem grades diferentes para tamanhos específicos de granulado. A grade e o triturador foram concebidos de forma a facilitar suas desmontagens para limpeza e manutenção. O triturador é dotado de um sistema de segurança que impede o acesso ao componente de corte, evitando-se assim acidentes na máquina.

6

SUMÁRIO RESUMO .................................................................................................. 6 INTRODUÇÃO ......................................................................................... 10 1.) CÁLCULOS DO TRITURADOR DE GARRAFA PET ....................... 11 1.1) Cálculo do fator de segurança ........................................................................... 11 1.2) Cálculo da secção da garrafa ............................................................................ 11 1.3) Cálculo da carga aplicada (F) ............................................................................ 12 1.4) Cálculo do momento torçor (Mt) aplicado em relação à polia e ao eixo ............ 13 1.5) Cálculo da potência do motor ............................................................................ 13 1.6) Cálculo do diâmetro do eixo .............................................................................. 14 1.7) Cálculo da polia ................................................................................................. 15 1.8) Cálculo da velocidade angular ........................................................................... 15 1.9) Cálculo da relação de transmissão ................................................................... 16 1.10) Cálculo do período da polia motora .................................................................. 16 1.11) Cálculo da freqüência da polia motora .............................................................. 16 1.12) Cálculo da freqüência da polia movida ............................................................ 17 1.13) Cálculo da velocidade periférica da transmissão ............................................. 17 1.14) Cálculo da velocidade tangencial da polia........................................................ 17 1.15) Cálculo da força tangencial aplicada na polia.................................................. 18 1.16) Cálculo da correia ............................................................................................ 18 7

1.17) Cálculo da força no mancal ............................................................................. 19 1.18) Cálculo da vida nominal do rolamento do mancal ........................................... 20 1.19) Cálculo da vida nominal do rolamento em horas............................................ 20 1.20) Cálculo da tolerância do eixo ......................................................................... 21 1.21) Cálculo do parafuso do suporte da faca ......................................................... 21 2.) Lista de Peças e Componentes ......................................................................... 22

CONCLUSÃO ...................................................................................... 23 ANEXOS .............................................................................................. 24 Instruções de segurança.......................................................................................... 25 Fornecedor Faca Móvel (Gold Press) ..................................................................... 26 Bibliografia............................................................................................................... 27 Triturador ETEC TURBO Série 1 (Imagens) .......................................................... 28

DESENHOS ........................................................................................................ 30 Estrutura .................................................................................................................

31

Silo .......................................................................................................................... 32 Suporte do motor .................................................................................................... 33 Suporte da faca ...................................................................................................... 34 Chapa do mancal ................................................................................................... 35 Chapa lateral .......................................................................................................... 36 Faca fixa ................................................................................................................. 37 Polia do eixo ........................................................................................................... 38 Peneira .................................................................................................................... 39 Suporte da faca fixa ................................................................................................ 40 8

Suporte da peneira .................................................................................................. 41 Polia do motor ......................................................................................................... 42 Eixo principal ........................................................................................................... 43 Proteção da correia ................................................................................................. 44 Faca móvel .............................................................................................................. 45 Chapa de apoio do motor ......................................................................................... 46 Suporte de proteção da correia ............................................................................... 47 Suporte da trava do silo ........................................................................................... 48 Dobradiça 1 ............................................................................................................. 49 Dobradiça 2 ............................................................................................................. 50 Pino de trava da dobradiça ...................................................................................... 51 Parafuso de trava do silo ......................................................................................... 52 Pino de trava do silo ................................................................................................. 53

9

INTRODUÇÃO No Brasil, a introdução da embalagem PET (Polietileno Tereftalato), em 1988, trouxe indiscutíveis vantagens ao consumidor, trazendo também o desafio de sua reciclagem, fazendo-nos despertar para a questão do tratamento das 200 mil toneladas de lixo descartadas diariamente no Brasil. O polímero de PET é um dos plásticos mais reciclados em todo o mundo devido à sua extensa gama de aplicações: fibras têxteis, tapetes, carpetes, embalagens, filmes, cordas, compostos, etc. A embalagem de PET, quando reciclada, traz inúmeras vantagens sobre outras embalagens do ponto de vista da energia consumida, do consumo de água, do impacto ambiental, dos benefícios sociais, entre outros. O PET pode ser reciclado de três maneiras: 1 – Reciclagem Química: utilizada também para outros plásticos, separa os componentes do PET, fornecendo matéria – prima para solventes e resinas, entre outros produtos. 2 – Reciclagem Energética: o calor gerado com a queima do produto pode ser aproveitado na geração de energia elétrica (usinas termelétricas), alimentação de caldeiras e alto-fornos. O PET tem um alto poder calorífico e não exala substâncias tóxicas quando queimado. 3 – Reciclagem Mecânica: praticamente todo o PET reciclado no Brasil passa pelo processo mecânico. As garrafas são moídas, desta forma o produto fica muito mais condensado, otimizando o transporte, o armazenamento e o desempenho na transformação, ganhando valor no mercado.

10

MEMORIAL TÉCNICO DESCRITIVO 1.) CÁLCULOS DO TRITURADOR DE GARRAFA PET 1.1)

Para segurança deste projeto calculamos a tensão de trabalho com fator de segurança 25% a mais em cima da tensão admissível do aço 1030 laminado conforme a tabela de Bach.

τtrab = 0.75%

τadm =

τtrab

0.75 τadm = 0.75 × adm

Onde tabela de Bach: 5.0 kg/mm2 (aço 1030 laminado)

τtrab = 0.75 × 5.0

τtrab = 3.75kg / mm 2 1.2) Cálculo da secção da garrafa. Este cálculo foi feito com base no diâmetro interno e externo do ponto mais resistente do material. Onde será definida a secção da garrafa PET. Dados Sc D d

Descrições Secção da garrafa Diâmetro externo Diâmetro interno

Valores/Unidades (valor a ser calculado) 25 mm 22 mm

11

Sc =

π (D 2 − d 2 )

Sc =

π (25mm 2 − 22mm 2 )

4

4 2

442.965mm Sc = 4 Sc = 110.741mm

2

Sc = 110cm 2

1.3) Cálculo da carga aplicada (F) Com base entre a tensão de ruptura e a secção da garrafa será calculado a carga aplicada no centro do eixo que definirá a força necessária para a ruptura da garrafa. Resistência Mecânica do PET Descrição Resistência à tração Tensão de ruptura Deformação

Dados F Ttrab Sc

Índice 20 – 30 25 20 – 100

Descrições Carga aplicada Tensão trabalho Secção da garrafa

Unidade Mpa Mpa %

Valores/Unidades (valor a ser calculado) 254.93 kgf/cm 00.110 cm2

Onde: 25 Mpa = 254.93 kgf F = Ttrab.Sc F = 254.9 × 110 F = 28.042 Kgf

F = 28Kgf

12

1.4) Cálculo do momento torçor (Mt) aplicado em relação à polia e ao eixo. Dados P Mt N

Descrições Potência torçor Momento torçor Nº rotações motor

Valores/Unidades 1100 W (valor a ser calculado) 3.600 rpm

Sendo: P = 1.5 = 1100 W n = 3.600 rpm

P=

π × Mt × n 30

Mt =

P × 30 π ×n

Dados referentes ao tipo de motor

Mt =

1.100 × 30 π × 3.600

Mt =

30.000 11309.733

Mt = 2.652kgm

1.5) Cálculo da potência do motor Dados P Mt N

Descrições Potencia Torque Rotação

Valores/Unidades (valor a ser calculado) kgf x m rpm

Onde 1 Cv = 736W P= P=

π × Mt × n 30

π × 2.652 × 3.600 30

P = 1.055323804w P = 1.433Cv P ≅ 1.5Cv

13

Será utilizado um motor da Weg 1.5 Cv, modelo IP 55 Trifásico, tensão de trabalho 220 V com 3.600 Rpm.

1.6) Cálculo do diâmetro do eixo Dados Wp Mt Tadm D

Descrições Módulo de resistência Momento torçor Tensão de trabalho Diâmetro mínimo do eixo

TTrab =

2.652 Kg.m Mpa (valor a ser calculado)

Mt Wp

D3 =

Mt 0 . 196 × Ttrab

D =

2 . 652 0 . 196 × 3 . 75

3

Valores/Unidades

D = 18 . 323 mm D ≥ 18 . 323 mm D ≅ 30 mm

14

1.7) Cálculo da polia Dados Mt F Rn Dn

Descrições Momento torçor Carga aplicada Raio da polia Diâmetro da polia

Rn =

Mt F

Rn =

2.652 28

Valores/Unidades 2.652 kg.mm 28 kgf (valor a ser calculado) (valor a ser calculado)

Rn = 94.71mm Rn ≅ 100mm Dn = 2 × Rn

Dn = 2 × 100 Dn = 200mm

1.8) Cálculo da velocidade angular (w) Dados W N

W = W =

Descrições Velocidade angular Rotação

Valores/Unidades (valor a ser calculado) 3.600 rpm

π ×n 30

π × 3.600 30

W = 376.1πrad / s

15

1.9) Cálculo relação de transmissão Dados i D1 d2 i=

d2 d1

i=

200 200

Descrições Relação de transmissão Diâmetro da polia maior Diâmetro da polia menor

Valores/Unidades (valor a ser calculado) 200 mm 200 mm

i =1

1.10) Cálculo do período da polia motora Dados W T

Descrições Velocidade angular Tempo necessário para que “r” complete um círculo

Valores/Unidades 376.1 πrad (valor a ser calculado)

2 ×π W 2 ×π T= 376.1π T=

T = 0.005s

1.11) Cálculo da frequência da polia motora Dados F T

F=

1 T

F=

1 0.005

Descrições Frequência Tempo necessário

Valores/Unidades (valor a ser calculado) 0.005s

F = 200 Hz

16

1.12) Cálculo da frequência da polia movida

i=

F1 F2

F1 i F 2 = 200Hz é a mesma, pois as duas polias possuem o mesmo diâmetro.

F2 =

1.13) Cálculo da velocidade periférica da transmissão Dados V W R

Descrições Velocidade periférica Velocidade angular Raio

Valores/Unidades (valor a ser calculado) 376.1π rad/s m

V = w× r V = 376.1π × 0.1 V = 118.55m / s

1.14) Cálculo da velocidade tangencial da polia Dados V N R

V=

Descrições Velocidade tangencial Rotação raio

Valores/Unidades (valor a ser calculado) 3.600 rpm 0.1 m

π ×n×r

30 π × 3.600 × 0.1 V = 30 V = 37.7 m / s

17

1.15) Cálculo da força tangencial aplicada na polia Dados P Ft W R

Descrições Potência Força tangencial Velocidade angular Raio

Valores/Unidades 1.100 w (valor a ser calculado) 376.1π rad/s 0.1 m

P = Ft × w × r 1.100 = Ft × 376.1π × 0.1

Ft =

1.100 118.155

Ft = 9.31N

1.16) Cálculo da correia Como a polia foi definida como trapezoidal, ou seja, com canal em “V” norma DIN 227. A correia será trapezoidal conforme a norma DIN 2215.

Polia com 1 canal b1 - Largura do canal b2 - Largura da polia da - diâmetro da polia b1 = 13 mm b2 = 24 mm da = 200 mm canal = trapezoidal ou em “V” correia = 5/16”

18

1.17) Cálculo da força no mancal Ft=9.31 N

Ra

Rb

F=28Kgf

A 75 mm

Dados F Ft a b c

B 237.5 mm

Descrições Força Força tangencial Distância entre A e Ft Distância entre A e F Distância entre F e B

237.5 mm

Valores/Unidades 28 kgf 0.949 kgf 75 mm 237.5 mm 237.5 mm

∑ Fb = 0 − Ft × a + F × b − Rb × (b + c ) = 0 Rb =

− Ft × a + Fb (b + c )

Rb =

− 0,949 × 75 + 28 × 237.5 237.5 + 237.5

Rb = 13.85 Kgf

∑ Fa = 0 − Ft + Ra − F + Rb = 0 Ra + Rb = Ft + F Ra = Ft + F − Rb Ra = 0.949 + 28 − 13.85

Ra = 15.01Kgf

19

1.18) Cálculo da vida nominal do rolamento do mancal conforme norma (DIN ISO 281) Dados L C Ra C  L=   Ra 

L=

Descrições Vida nominal Capacidade dinâmica Carga equivalente

Valores/Unidades (valor a ser calculado) 19.500 N 15.01 Kgf = 149 N

3

19.500 3 149 3

L = 2241532.442 N

1.19) Cálculo da vida nominal do rolamento do mancal em horas Dados Lh L n

Descrições Duração vida nominal h Vida nominal Rotações

Valores/Unidades (valor a ser calculado) 2241532.442 N 3.500 rpm

L × 10 6 Lh = n × 60 Lh =

2241532.442 × 10 6 3.500 × 60

Lh = 10.666.666.66horas Com base nos cálculos vamos utilizar um mancal e um rolamento GE 30KRRB – FA101, conforme catálogo INA HR1 Rolling Bearings.

20

1.20) Cálculo da tolerância do eixo Dados Cr P

Descrições Capacidade dinâmica Carga dinâmica equivalente

Valores/Unidades 19.500 N 149 N

Cr 19.500 = = 130.872 N p 149 Conforme catálogo INA vamos utilizar um eixo H7 1.21) Cálculo do parafuso do suporte da faca fixa Material utilizado: aço 1020 laminado Dados Si F τtrab

Si =

Descrições Secção interna Força Tensão de trabalho

Valores/Unidades (valor a ser calculado) 28 kgf

F 0.65 × τt

Segundo tabela de Bach: τadm = 6.5 intermitente Si =

28 0.65 × 6.5

Si = 6.627mm 2 Assim cada suporte terá 2 parafusos M8x1.25x25 mm, segundo norma DIN 912.

21

2. LISTA DE PEÇAS E COMPONENTES ITEM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

QUANTIDADE DENOMINAÇÃO 1 ESTRUTURA 1 SILO 2 SUPORTE MOTOR 3 SUPORTE FACA 2 CHAPA MANCAL 2 CHAPA LATERAL 1 FACA FIXA 1 POLIA DO EIXO 1 PENEIRA 3 SUPORTE FACA FIXA 1 SUPORTE PENEIRA 1 POLIA DO MOTOR 1 EIXO 1 PROTEÇÃO CORREIA 3 FACA MÓVEL 1 CHAPA APOIO MOTOR 1 SUPORTE PROTEÇÃO CORREIA 2 SUPORTE DE TRAVA SILO 2 DOBRADIÇA 1 2 DOBRADIÇA 2 2 PINO DE TRAVA 1 PARAFUSO DE TRAVA 1 PINO DE TRAVA SILO 8 PARAFUSO SUPORTE FACA FIXA 9 PARAFUSO DA FACA MÓVEL 8 PARAFUSO FIXAÇÃO MANCAL 4 PARAFUSO SUPORTE DA PENEIRA

MATERIAL VIGA U SAE 1020 AÇO ABNT 1010 AÇO ABNT 1020 AÇO ABNT 1030 AÇO ABNT 1020 AÇO ABNT 1020 AÇO ABNT 1030 ALUMÍNIO AÇO SAE 1010 AÇO ABNT 1020 AÇO ABNT 1020 ALUMÍNIO AÇO ABNT 1030 AÇO SAE 1010 AÇO ABNT 1060 AÇO ABNT 1020 AÇO ABNT 1010 AÇO ABNT 1030 AÇO ABNT 1020 AÇO ABNT 1020 AÇO ABNT 1030 AÇO ABNT 1030 AÇO ABNT 1030 DIN 912 M8X25 mm DIN 912 M10X35 mm DIN 912 M10X30 mm DIN 912 M6X30 mm

22

CONCLUSÃO Este triturador de garrafa PET foi projetado para que tenhamos uma maior quantidade de material em um menor espaço de armazenamento e conseqüentemente obtermos um lucro ainda maior com o material triturado. Através dos cálculos realizados, a máquina pode ser confeccionada com o retorno garantido e com total confiabilidade do projeto, portanto, esta máquina está apta para um perfeito funcionamento.

23

ANEXOS

24

Instruções de segurança O triturador foi projetado para granular embalagem PET.

PERIGO! Corrente de alta tensão! Esta placa encontra-se na porta da caixa de distribuição elétrica.

PERIGO! Risco de ferimentos por corte corte e entalamento! Colocar esta placa quando se corre o risco de ferimentos por corte ou entalamento.

ATENÇÃO! Este símbolo aparece quando se requer a atenção especial do operador.

PERIGO •

A máquina está dotada de lâminas rotativas muito afiadas que podem causar ferimentos mesmo quando estão paradas.

•

Tome as devidas precauções.

•

A caixa de distribuição elétrica da máquina tem corrente de alta tensão muito perigosa.

•

Tome as devidas precauções para que que a correia não prenda roupas ou partes do corpo. Nos trabalhos de manutenção desligue a corrente elétrica.

ATENÇÃO •

A instalação elétrica só deve ser feita por um profissional qualificado.

•

Antes da abertura do triturador para operações e serviços de manutenção desligar sempre a corrente elétrica respectivamente com os interruptores principais.

•

Nunca coloque partes do corpo nas aberturas do triturador quando o interruptor principal não estiver na posição “ Desligado”.

•

Se a rotação do rotor tiver de ser feita manualmente proceda com as máximas precauções!

•

Nunca retire as grades de proteção. 25

26

BIBLIOGRAFIA

http://www.weg.com.br, acesso em 20 set de 2008 http://www.goldpress.com.br/todas.php, acesso em 10 ago de 2008 http://www.helsten.com.br/metalurgia-e-siderurgia.html, acesso em 15 out de 2008 http://www.trademaquinas.com.br/recicpet.htm, acesso em 09 de jul de 2008 INA, Rolamentos. Catálogo Rolling Bearings HR1, pgs. 1.049, 1.054, 1.055. MELCONIAN, Sarkis. Mecânica Técnica e Resistência dos materiais, 9ª edição. São Paulo: Érica, 1998. Páginas: 259 a 277. MACORIM, Ubaldino Alvarez. Manual do Mecânico. 5ª edição. São Paulo: Ediouro, 1987. Páginas: 97 a 101. CASSILAS, A.L. Máquinas: Formulário Técnico. (trad.) 3ª edição. São Paulo: Mestre Jou, 1981. Páginas: 482 a 491.

27

Triturador ETEC TURBO Série 1

28

Triturador ETEC TURBO Série 1

Conjunto: Eixo, Suporte, Faca e Peneira 29

DESENHOS

30