1

CENTRO PAULA SOUZA

ETEC “RUBENS DE FARIA E SOUZA”

TRITURADOR DE GARRAFA PET

SOROCABA 2008

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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

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“Quando nos propomos a fazer algo e damos tudo“Quando nos propomos a fazer algo e damos tudo“Quando nos propomos a fazer algo e damos tudo“Quando nos propomos a fazer algo e damos tudo

de si para que isso acontede si para que isso acontede si para que isso acontede si para que isso aconteça, o único risco queça, o único risco queça, o único risco queça, o único risco que

corremos é que alguém nos diga que chegamoscorremos é que alguém nos diga que chegamoscorremos é que alguém nos diga que chegamoscorremos é que alguém nos diga que chegamos

onde estamos por pura sorte.”onde estamos por pura sorte.”onde estamos por pura sorte.”onde estamos por pura sorte.”

Autor desconhecidoAutor desconhecidoAutor desconhecidoAutor desconhecido

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Dedico a todo o grupo, pois se não contássemosDedico a todo o grupo, pois se não contássemosDedico a todo o grupo, pois se não contássemosDedico a todo o grupo, pois se não contássemos

com ajuda de todos não teríamos alcançado com ajuda de todos não teríamos alcançado com ajuda de todos não teríamos alcançado com ajuda de todos não teríamos alcançado

nosso objetivo, aos professores, em especial nosso objetivo, aos professores, em especial nosso objetivo, aos professores, em especial nosso objetivo, aos professores, em especial

ao Professor Hélio, que muito nos ajudou.ao Professor Hélio, que muito nos ajudou.ao Professor Hélio, que muito nos ajudou.ao Professor Hélio, que muito nos ajudou.

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AGRADECIMENTOS

Agradecemos primeiramente a Deus, aos nossos familiares que nos ajudaram a Agradecemos primeiramente a Deus, aos nossos familiares que nos ajudaram a Agradecemos primeiramente a Deus, aos nossos familiares que nos ajudaram a Agradecemos primeiramente a Deus, aos nossos familiares que nos ajudaram a

enfrentar os obstáculos que pensávamos não conseguir superar, esse apoio foi enfrentar os obstáculos que pensávamos não conseguir superar, esse apoio foi enfrentar os obstáculos que pensávamos não conseguir superar, esse apoio foi enfrentar os obstáculos que pensávamos não conseguir superar, esse apoio foi

essencial para a conclusão desse projeto.essencial para a conclusão desse projeto.essencial para a conclusão desse projeto.essencial para a conclusão desse projeto.

À escola ETEC “Rubens de Faria e Souza” pela base, apoioÀ escola ETEC “Rubens de Faria e Souza” pela base, apoioÀ escola ETEC “Rubens de Faria e Souza” pela base, apoioÀ escola ETEC “Rubens de Faria e Souza” pela base, apoio e incentivo. e incentivo. e incentivo. e incentivo.

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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.

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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

8

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

9

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

10

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.

11

MEMORIAL TÉCNICO DESCRITIVO

1.) CÁLCULOS DO TRITURADOR DE GARRAFA PET 1.1) Para segurança deste projeto calculamos a tens ão de trabalho com fator de segurança 25% a mais em cima da tensão a dmissível do aço 1030 laminado conforme a tabela de Bach.

Onde tabela de Bach: 5.0 kg/mm2 (aço 1030 laminado) 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 secçã o da garrafa PET. Dados Descrições Valores/Unidades

Sc Secção da garrafa (valor a ser calculado) D Diâmetro externo 25 mm d Diâmetro interno 22 mm

%75.0=trabτ

75.0

trabadm

ττ =

admadm ×= 75.0τ

0.575.0 ×=trabτ

2/75.3 mmkgtrab =τ

12

1.3) Cálculo da carga aplicada (F) Com base entre a tensão de ruptura e a secção da ga rrafa será calculado a carga aplicada no centro do eixo que definirá a força nec essária para a ruptura da garrafa. Resistência Mecânica do PET

Descrição Índice Unidade Resistência à tração 20 – 30 Mpa Tensão de ruptura 25 Mpa

Deformação 20 – 100 % Dados Descrições Valores/Unidades

F Carga aplicada (valor a ser calculado) Ttrab Tensão trabalho 254.93 kgf/cm

Sc Secção da garrafa 00.110 cm2 Onde: 25 Mpa = 254.93 kgf

( )4

22 dDSc

−= π

( )4

2225 22 mmmmSc

−= π

4

965.4422

mmSc =

2

741.110 mmSc =

2110cmSc =

ScTtrabF .=

1109.254 ×=F

KgfF 042.28=

KgfF 28=

13

1.4) Cálculo do momento torçor (Mt) aplicado em r elação à polia e ao eixo. Dados Descrições Valores/Unidades

P Potência torçor 1100 W Mt Momento torçor (valor a ser calculado) N Nº rotações motor 3.600 rpm

Sendo: P = 1.5 = 1100 W n = 3.600 rpm Dados referentes ao tipo de motor

1.5) Cálculo da potência do motor Dados Descrições Valores/Unidades

P Potencia (valor a ser calculado) Mt Torque kgf x m N Rotação rpm

Onde 1 Cv = 736W

30

nMtP

××= π

30

600.3652.2 ××= πP

wP 055323804.1=

CvP 433.1=

CvP 5.1≅

30

nMtP

××= π

n

PMt

××=

π30

600.3

30100.1

××=

πMt

733.11309

000.30=Mt

kgmMt 652.2=

14

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 Descrições Valores/Unidades

Wp Módulo de resistência Mt Momento torçor 2.652 Kg.m

Tadm Tensão de trabalho Mpa D Diâmetro mínimo do eixo (valor a ser calculado)

Ttrab

MtD

×=

196.03

Wp

MtTTrab =

3

75.3196.0

652.2

×=D

mmD 323.18=

mmD 323.18≥

mmD 30≅

15

1.7) Cálculo da polia Dados Descrições Valores/Unidades

Mt Momento torçor 2.652 kg.mm F Carga aplicada 28 kgf

Rn Raio da polia (valor a ser calculado) Dn Diâmetro da polia (valor a ser calculado)

1.8) Cálculo da velocidade angular (w) Dados Descrições Valores/Unidades

W Velocidade angular (valor a ser calculado) N Rotação 3.600 rpm

30

nW

×= π

30

600.3×= πW

sradW /1.376 π=

F

MtRn =

28

652.2=Rn

mmRn 71.94=

mmRn 100≅

RnDn ×= 2

1002×=Dn

mmDn 200=

16

1.9) Cálculo relação de transmissão Dados Descrições Valores/Unidades

i Relação de transmissão (valor a ser calculado) D1 Diâmetro da polia maior 200 mm d2 Diâmetro da polia menor 200 mm

1.10) Cálculo do período da polia motora Dados Descrições Valores/Unidades

W Velocidade angular 376.1 πrad T Tempo necessário

para que “r” complete um círculo

(valor a ser calculado)

1.11) Cálculo da frequência da polia motora Dados Descrições Valores/Unidades

F Frequência (valor a ser calculado) T Tempo necessário 0.005s

1

2

d

di =

200

200=i

1=i

WT

π×= 2

ππ1.376

2×=T

sT 005.0=

TF

1=

005.0

1=F

HzF 200=

17

1.12) Cálculo da frequência da polia movida

1.13) Cálculo da velocidade periférica da transmi ssão Dados Descrições Valores/Unidades

V Velocidade periférica (valor a ser calculado) W Velocidade angular 376.1π rad/s R Raio m

rwV ×=

1.01.376 ×= πV

smV /55.118=

1.14) Cálculo da velocidade tangencial da polia Dados Descrições Valores/Unidades

V Velocidade tangencial (valor a ser calculado) N Rotação 3.600 rpm R raio 0.1 m

2

1

F

Fi =

i

FF

12 =

HzF 2002= é a mesma, pois as duas polias possuem o mesmo diâmetro.

30

rnV

××= π

30

1.0600.3 ××= πV

smV /7.37=

18

1.15) Cálculo da força tangencial aplicada na pol ia Dados Descrições Valores/Unidades

P Potência 1.100 w Ft Força tangencial (valor a ser calculado) W Velocidade angular 376.1π rad/s R Raio 0.1 m

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 DI N 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”

rwFtP ××=

1.01.376100.1 ××= πFt

155.118

100.1=Ft

NFt 31.9=

19

1.17) Cálculo da força no mancal

Dados Descrições Valores/Unidades

F Ft

Força Força tangencial

28 kgf 0.949 kgf

a Distância entre A e Ft 75 mm b Distância entre A e F 237.5 mm c Distância entre F e B 237.5 mm

0=∑Fb

( ) 0=+×−×+×− cbRbbFaFt

( )cb

FbaFtRb

++×−=

5.2375.237

5.2372875949,0

+×+×−=Rb

KgfRb 85.13=

0=∑Fa

0=+−+− RbFRaFt

FFtRbRa +=+

RbFFtRa −+=

85.1328949.0 −+=Ra

KgfRa 01.15=

B

Ra RbF=28KgfFt=9.31 N

237.5 mm 237.5 mm75 mm

A

20

1.18) Cálculo da vida nominal do rolamento do manc al conforme norma (DIN ISO 281) Dados Descrições Valores/Unidades

L C

Vida nominal Capacidade dinâmica

(valor a ser calculado) 19.500 N

Ra Carga equivalente 15.01 Kgf = 149 N

1.19) Cálculo da vida nominal do rolamento do manc al em horas Dados Descrições Valores/Unidades

Lh L

Duração vida nominal h Vida nominal

(valor a ser calculado) 2241532.442 N

n Rotações 3.500 rpm

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

3

=Ra

CL

3

3

149

500.19=L

NL 442.2241532=

60

106

××=

n

LLh

60500.3

10442.2241532 6

××=hL

horasLh 66.666.666.10=

21

1.20) Cálculo da tolerância do eixo Dados Descrições Valores/Unidades

Cr P

Capacidade dinâmica Carga dinâmica equivalente

19.500 N 149 N

Conforme catálogo INA vamos utilizar um eixo H7 1.21) Cálculo do parafuso do suporte da faca fixa Material utilizado: aço 1020 laminado Dados Descrições Valores/Unidades

Si F

Secção interna Força

(valor a ser calculado) 28 kgf

τtrab Tensão de trabalho

Segundo tabela de Bach: ττττadm = 6.5 intermitente

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

t

FSi

τ×=

65.0

5.665.0

28

×=Si

2627.6 mmSi =

Np

Cr872.130

149

500.19 ==

22

2. LISTA DE PEÇAS E COMPONENTES

ITEM QUANTIDADE DENOMINAÇÃO MATERIAL 1 1 ESTRUTURA VIGA U SAE 1020 2 1 SILO AÇO ABNT 1010 3 2 SUPORTE MOTOR AÇO ABNT 1020 4 3 SUPORTE FACA AÇO ABNT 1030 5 2 CHAPA MANCAL AÇO ABNT 1020 6 2 CHAPA LATERAL AÇO ABNT 1020 7 1 FACA FIXA AÇO ABNT 1030 8 1 POLIA DO EIXO ALUMÍNIO 9 1 PENEIRA AÇO SAE 1010 10 3 SUPORTE FACA FIXA AÇO ABNT 1020 11 1 SUPORTE PENEIRA AÇO ABNT 1020 12 1 POLIA DO MOTOR ALUMÍNIO 13 1 EIXO AÇO ABNT 1030 14 1

PROTEÇÃO CORREIA AÇO SAE 1010

15 3 FACA MÓVEL AÇO ABNT 1060 16 1 CHAPA APOIO MOTOR AÇO ABNT 1020 17 1 SUPORTE PROTEÇÃO CORREIA AÇO ABNT 1010 18 2 SUPORTE DE TRAVA SILO AÇO ABNT 1030 19 2 DOBRADIÇA 1 AÇO ABNT 1020 20 2 DOBRADIÇA 2 AÇO ABNT 1020 21 2 PINO DE TRAVA AÇO ABNT 1030 22 1 PARAFUSO DE TRAVA AÇO ABNT 1030 23 1 PINO DE TRAVA SILO AÇO ABNT 1030 24 8 PARAFUSO SUPORTE FACA FIXA DIN 912 M8X25 mm 25 9 PARAFUSO DA FACA MÓVEL DIN 912 M10X35 mm 26 8 PARAFUSO FIXAÇÃO MANCAL DIN 912 M10X30 mm 27 4 PARAFUSO SUPORTE DA PENEIRA DIN 912 M6X30 mm

23

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.

24

ANEXOS

25

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

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.

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.

26

27

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.h tml, acesso em 15 out de 2008 http://www.trademaquinas.com.br/recicpet.htm, acess o 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 d os materiais, 9ª edição. São Paulo: Érica, 1998. Páginas: 259 a 277. MACORIM, Ubaldino Alvarez. Manual do Mecânico. 5ª e dição. 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.

28

Triturador ETEC TURBO Série 1

29

Triturador ETEC TURBO Série 1

Conjunto: Eixo, Suporte, Faca e Peneira

30

DESENHOS