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UNIVERSIDADE TUIUTI DO PARANÁ

DAVID CANDIOTO FRANCISCO BEZERRA DE VASCONCELOS JUNIOR

MARCOS MATHEUS LARSEN

TRITURADOR DE RESÍDUOS RECICLÁVEIS

CURITIBA2015

DAVID CANDIOTO FRANCISCO BEZERRA DE VASCONCELOS JUNIOR

MARCOS MATHEUS LARSEN


Monografia apresentada como requisito avaliativo para obtenção do grau de Bacharel em engenharia mecânica da Faculdade de Ciências Exatas e de Tecnologia da Universidade Tuiuti do Paraná. Orientador: Profº. Alexandro Stonoga

CURITIBA2015

RESUMO

Este projeto tem como objetivo o dimensionamento do protótipo de umtriturador de resíduos recicláveis para uso residencial e em pequenosempreendimentos. O desenvolvimento deste triturador é baseado nos impactos dosresíduos no meio ambiente, visando a redução e correta destinação dos mesmos. Oequipamento é projetado para triturar resíduos recicláveis como papéis, revistas,jornais, garrafas PET, plásticos em geral, latas de alumínio e recipientes de vidro.Este equipamento é composto de um conjunto rotativo de facas acionado por ummotor elétrico e um redutor, onde o usuário deve colocar os resíduos através de umbocal de alimentação e remover o material triturado em uma gaveta de coleta. Oconjunto tem um acionamento elétrico com inversão de rotação para casos detravamento, dispositivos e proteções de segurança para impedir o acesso acomponentes móveis, de corte e circuitos elétricos, evitando acidentes. O projetotem base em normas técnicas como NBRs e NRs para o correto funcionamento doproduto e proteção dos usuários.

Palavras-chave: Reciclagem. Reutilização. Triturador de embalagens. Triturador deresíduos recicláveis.

LISTA DE FIGURASFIGURA 1 – EMBALAGEM PET DE 1994.................................................................12FIGURA 2 – PRODUTOS DE PET RECICLADO.......................................................12FIGURA 3 – A PRIMEIRA EMBALAGEM CARTONADA...........................................13FIGURA 4 – PRODUTOS RESULTANTES DA RECICLAGEM TOTAL DE EMBALAGENS CARTONADAS................................................................................14FIGURA 6 – ATERRO DA CACHIMBA......................................................................16FIGURA 7 – ATERRO DA CACHIMBA (VISTA AÉREA)............................................16FIGURA 8 – ATERRO ESTRE AMBIENTAL..............................................................17FIGURA 9 – ITERAÇÃO ENTRE AS ETAPAS DO PROJETO...................................24FIGURA 10 – DIAGRAMA TENSÃO X DEFORMAÇÃO............................................27FIGURA 11 – DIAGRAMA TENSÃO X DEFORMAÇÃO DO PET..............................29FIGURA 12 – CHAVETA PARALELA.........................................................................32FIGURA 13 – TRANSFERÊNCIA DE POTÊNCIA PARA AS FACAS.........................42FIGURA 14 – METODOLOGIA DE CÁLCULO..........................................................43FIGURA 15 – CONJUNTO PRINCIPAL.....................................................................44FIGURA 16 – MANCAL OVAL FK..............................................................................45FIGURA 17 – CIRCUITO DE FORÇA........................................................................47FIGURA 18 – CIRCUITO DE COMANDO..................................................................48FIGURA 19 – BARRAS SEXTAVADAS......................................................................50FIGURA 20 – EIXOS USINADOS..............................................................................50FIGURA 21 – RETÍFICA DAS FACAS.......................................................................51FIGURA 22 – AFIAÇÃO DAS FACAS........................................................................52FIGURA 23 – FACA CONCLUÍDA.............................................................................52FIGURA 24 – FACEAMENTO DOS ESPAÇADORES...............................................53FIGURA 25 – BANCADA...........................................................................................54FIGURA 26 – MONTAGEM DA PONTA DE EIXO......................................................54FIGURA 27 – CONJUNTO DE TRANSMISSÃO........................................................55FIGURA 28 – FACAS E ESPAÇADORES.................................................................56FIGURA 29 – SEGUNDO SUPORTE DE MANCAIS.................................................56FIGURA 30 – MONTAGEM FINAL DO TRITURADOR..............................................57

LISTA DE QUADROS

QUADRO 1 – BENCHMARKING...............................................................................21QUADRO 2 – ANÁLISE QFD.....................................................................................23TABELA 1 – RESULTADOS DE ENSAIOS................................................................29TABELA 2 – PADRONIZAÇÃO ANSI DE CHAVETAS, PARAFUSOS E EIXOS........32TABELA 3 – ESPECIFICAÇÕES MÉTRICAS E RESISTÊNCIA DOS PARAFUSOS 36QUADRO 3 – ANÁLISE DE NECESSIDADES DO CONSUMIDOR..........................40QUADRO 4 – ANÁLISE DE PARÂMETROS DE PROJETO......................................41QUADRO 5 – DIMENSÕES DO MANCAL OVAL FK.................................................45QUADRO 6 – AÇÕES FMEA SYSTEM.....................................................................58QUADRO 7 – AÇÕES FMEA DESIGN......................................................................59

LISTA DE SIGLAS

NBR Norma Brasileira RegulamentadoraNR Norma RegulamentadoraASME American Society of Mechanical EngeneersANSI American National Standards InstituteISO International Organization for StandardizationQFD Quality Function DeploymentFMEA Failure Mode and Effect AnalysisIP International Protection

SUMÁRIO1 INTRODUÇÃO..........................................................................................................81.1 JUSTIFICATIVA.....................................................................................................91.2 OBJETIVO.............................................................................................................92 GERAÇÃO, REUTILIZAÇÃO E RECICLAGEM....................................................102.1 EMBALAGEM PET...............................................................................................112.2 EMBALAGEM CARTONADA...............................................................................132.3 DESTINO DO LIXO EM CURITIBA.....................................................................153 PESQUISA DE MERCADO....................................................................................194 BENCHMARKING..................................................................................................205 QFD – QUALITY FUNCTION DEPLOYMENT.......................................................226 PROJETO DE MÁQUINAS....................................................................................246.1 NORMAS REGULAMENTADORAS E TÉCNICAS..............................................257 ELEMENTOS DE MAQUINAS...............................................................................277.1 TENSÕES NOS MATERIAIS...............................................................................277.1.2 Tração...............................................................................................................277.1.2 Torção...............................................................................................................297.2 EIXOS DE TRANSMISSÃO.................................................................................307.2.1 Materiais para eixos..........................................................................................307.2.2 Carga em eixos.................................................................................................317.2.3 Potência no eixo...............................................................................................317.2.4 Dimensionamento de eixos...............................................................................317.2.5 Chavetas...........................................................................................................317.3 MANCAIS E ROLAMENTOS...............................................................................337.4 ENGRENAGENS CILÍNDRICAS DE DENTES RETOS.......................................337.4.1 Trem de Engrenagens......................................................................................347.4.2 Análise da força em trens de engrenagem.......................................................347.4.3 Redutores de engrenagens...............................................................................357.5 PARAFUSOS E FIXADORES..............................................................................357.6 SOLDAGEM.........................................................................................................367.7 CONJUNTO ELÉTRICO......................................................................................377.7.1 Motor elétrico....................................................................................................377.7.2 Disjuntor............................................................................................................37

7.7.3 Contator magnético...........................................................................................377.7.4 Rele bimetálico de sobrecarga..........................................................................377.7.5 Sensor fim de curso..........................................................................................378 SOLUÇÕES PROPOSTAS.....................................................................................389 MATRIZ DE DECISÃO...........................................................................................3910 PROJETO.............................................................................................................4210.1 CÁLCULOS DE PROJETO................................................................................4210.2 PROJETO TÉCNICO.........................................................................................4310.3 MANCAIS...........................................................................................................4410.4 PARAFUSOS.....................................................................................................4510.5 SOLDAGEM.......................................................................................................4610.6 CONJUNTO ELÉTRICO....................................................................................4610.6.1 Circuito de força..............................................................................................4610.6.2 Circuito de comando.......................................................................................4710.7 CUSTOS............................................................................................................4910.8 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO......................................................................4910.8.1 Eixos...............................................................................................................4910.8.2 Facas..............................................................................................................5110.8.2 Espaçadores...................................................................................................5310.9 MONTAGEM......................................................................................................5311 FMEA – FAILURE MODE AND EFFECT ANALYSIS...........................................5811.1 FMEA System.....................................................................................................5811.2 FMEA Design.....................................................................................................5912 CONSIDERAÇÕES FINAIS..................................................................................60REFERÊNCIAS.........................................................................................................61APÊNDICE A – PESQUISA DE MERCADO.............................................................65APÊNDICE B – QFD.................................................................................................66APÊNDICE C – CÁLCULOS DO PROJETO.............................................................67APÊNDICE D – PROJETO TÉCNICO.......................................................................72APÊNDICE E – CUSTOS..........................................................................................73APÊNDICE F - FMEA................................................................................................74

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1 INTRODUÇÃO

Com o crescimento populacional das sociedades de consumo, tem-se comoconsequência o aumento da produção de resíduos. Por outro lado, a concentraçãoda população em torno dos centros urbanos, cujos espaços disponíveis cada vezmais escasseiam, faz com que o manuseio e, principalmente, a disposição finaldestes resíduos se torne um problema de difícil solução. O fato é agravado uma vezque muitos dos componentes, como, por exemplo, os plásticos e metais,apresentam tempos de degradação elevados. Em consequência, os riscos depoluição do solo, das águas de superfície e subterrâneas e do ar estão cada vezmais presentes, o que vem gerando a deterioração do meio ambiente, comimplicações na qualidade de vida das populações (SEWELL, 1978).

Devido à dependência da sociedade moderna de certos recursos naturais nãorenováveis como o petróleo, cresce a preocupação em cada vez mais reutilizar oureciclar o que muitas vezes é jogado no lixo. Além da questão dos recursos naturais,também existe a preocupação com o volume de lixo gerado diariamente nas grandescidades, que também vêm crescendo junto com a população, saturando os aterrossanitários, muitas vezes com material que pode ser reaproveitado, no entanto édescartado prejudicando o meio ambiente.

O Brasil é o quinto produtor mundial de lixo (ZERO HORA, 2014), atrás deEUA, RPC, UE e Japão. Apesar dos esforços na área, o país ainda está longe deatingir as metas estipuladas pela Política Nacional de Resíduos Sólidos, instituídapela Lei 12.305 de agosto de 2010, que tem como prioridade a diminuição dovolume de lixo gerado no país. Das 64.000.000 T de resíduos gerados em 2012,24.000.000 T seguiram para destinos inadequados (BARBOSA, 2013).

Curitiba é a cidade brasileira com o melhor programa de reciclagem. Segundoo G1 (2015), a cidade coleta cerca de mil e quinhentos toneladas de lixo por dia, dasquais cento e dez toneladas são potencialmente recicláveis, e setenta e setetoneladas são reaproveitadas.

Os principais componentes do lixo urbano, segundo DUDAS (2006), são osresíduos orgânicos (52,5%), papel (24,5%), plástico (2,9%), latas de aço (2,3%),vidro (1,6%).

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1.1 JUSTIFICATIVA

Observando o dia a dia dos grandes centros urbanos, podemos identificarcomo os grandes vilões do volume de lixo, as garrafas PET e as embalagenscartonadas, refrigerantes e leites respectivamente. Além disso, o lixo orgânicorepresenta mais da metade dos resíduos gerados no Brasil, e somente 2% de todo olixo gerado é reutilizado ou reciclado (DUDAS, 2006).

A partir destas análises, verificou-se a seriedade deste problema não só noBrasil, mas no mundo todo. Identificou-se assim, a necessidade de uma ferramentapara auxiliar na diminuição deste volume, seja este lixo gerado em residências ouem empresas, reciclável ou orgânico.

1.2 OBJETIVO

Este trabalho pretende apresentar uma máquina para triturar de resíduosrecicláveis, visando inicialmente à diminuição do volume de lixo gerado, facilitandosua eventual armazenagem, transporte e reciclagem nas recicladoras.

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2 GERAÇÃO, REUTILIZAÇÃO E RECICLAGEM

A transformação das matérias-primas e a produção de resíduos fazem parteda vida humana. Com o início das atividades agrícolas e a construção das primeirasferramentas utilizadas, surgiram os primeiros resíduos gerados pelo homem. Porém,como BIDONE (1999) afirma, esses resíduos eram de origem natural e seu descarteinadvertido não causava grandes impactos no meio ambiente, além disso, adensidade populacional e o crescimento demográfico não tinham a importânciaatual.

Com a industrialização e o aumento do consumo atrelado ao crescimento dapopulação, a geração de resíduos cresceu (GRIPPI, 2001). No entanto, estesresíduos já não eram mais naturais, e seu descarte começou a produzir impactos nomeio ambiente.

Um dos maiores problemas para se atender a esta demanda crescente debens de consumo é a produção cada vez mais volumosa de lixo nos centrosurbanos. Do total de lixo gerado nos centros urbanos, calcula-se que algo entre 35%e 45% do que vai parar nos aterros sanitários, lixões controlados ou lixões a céuaberto, são compostos por materiais não degradáveis que podem serreaproveitados. São resíduos que ocupam grandes espaços, enquanto que as áreasdestinadas aos aterros estão cada vez mais escassas (PREFEITURA MUNICIPALDE CURITIBA, 2014).

Segundo BIDONE (1999), a economia de um país interfere diretamente nageração de resíduos, em períodos de recessão o consumo diminui,consequentemente a produção também acaba diminuindo e a reutilização tende acrescer. A geração de resíduos também depende de fatores culturais, nível e hábitode consumo, renda e padrões de vida das populações, fatores climáticos, e dascaracterísticas de sexo e idade dos grupos populacionais.

Para minimizar o impacto no meio ambiente causado pela evolução da vidamoderna, quer seja o impacto causado pelo descarte inadequado de materiais oupelo consumo exagerado dos recursos naturais, é necessário a reutilização e areciclagem dos resíduos, além de ser de fundamental importância efetuar o descartecorreto dos resíduos descartáveis.

A reutilização consiste em aproveitar o material nas condições em que édescartado, somente efetuando pouco ou nenhum tratamento e operações de

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limpeza, como por exemplo a reutilização de caixas, tambores e garrafas de vidro(BIDONE, 1999). Já no processo de reciclagem, os resíduos retornam para a cadeiaprodutiva em forma de matéria-prima.

Conforme afirma a FREITAS (2015), o manejo ambientalmente saudável dosresíduos deve ir além do simples armazenamento ou reaproveitamento, deve-seprocurar mudar os padrões não sustentáveis de produção e consumo.

Cada vez mais a população se concentra nas cidades. Assim, é quaseimpossível encontrar uma cidade que não tenha uma grande quantidade deembalagens cada vez mais volumosas em seus lixos.

2.1 EMBALAGEM PET

Existem sete tipos principais de resinas plásticas, o Polietileno Terefitalato(PET), Polietileno de alta densidade (PEAD), Polietileno de baixa densidade (PEBD),Cloreto de Polivinita (PVC), Polipropileno (PP) e o Poliestireno (PS).

O Polietileno Terefitalato, é um polímero formado pela reação do ácidotereftálico e o etileno glicol. As propriedades físicas e mecânicas do polímerodependem do peso molecular médio das moléculas obtidas pelo processo depolimerização e do grau e velocidade da cristalização.

A primeira amostra deste material foi desenvolvida pelos ingleses Whinfield eDickinson em 1941. Após a Segunda Guerra Mundial o Polietileno terefitalatocomeçou a ser utilizado em aplicações têxteis e no início dos anos 70, passoutambém a ser aplicado na indústria de embalagens. No Brasil o PET chegou aindústria têxtil em 1988 e as garrafas PET começaram a aparecer em grande escalaa partir de 1993, com a indústria de refrigerantes como pode-se observar na figura 1,a seguir.

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FIGURA 1 – EMBALAGEM PET DE 1994

FONTE: AMBIENTE BRASIL, 2015.

A embalagem é um dos plásticos mais reciclados no mundo devido a suagrande gama de aplicações, como embalagens, vassouras, tecidos, cordas etubulações, conforme a figura 2 abaixo. Por ser um material termoplástico, pode serreprocessado diversas vezes pelo mesmo ou por outros processos detransformação. Quando aquecidos a temperaturas adequadas, esses termoplásticosamolecem, fundem e podem ser moldados.

FIGURA 2 – PRODUTOS DE PET RECICLADO

FONTE: AMBIENTE BRASIL, 2015.

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2.2 EMBALAGEM CARTONADA

Em 1952 a Tetrapak desenvolveu a primeira embalagem cartonada, conformea figura 3, a seguir. Esta embalagem protege os alimentos da luz, ar, água e micro-organismos. No Brasil, as embalagens cartonadas começaram a surgir no início dosanos 70.

Além da conservação dos alimentos por períodos prolongados, o uso dasembalagens cartonadas também gera economia de energia, pois a maioria dosprodutos não necessita de refrigeração enquanto fechados, seja no transporte ou noarmazenamento. As embalagens são leves (embalagens de 1 litro pesam,aproximadamente, 28 g), o que contribui para a economia de combustíveis durante otransporte. O volume ocupado pelas embalagens é pequeno, e o transporte para asempresas processadoras de alimentos é feito na forma de bobinas, o que evita otransporte desnecessário de ar (TETRAPAK, 2015).

FIGURA 3 – A PRIMEIRA EMBALAGEM CARTONADA

FONTE: TETRAPAK, 2015.

Segundo a TETRAPAK (2015), a reciclagem de embalagens cartonadas podeser em três categorias, reciclagem das fibras, reciclagem do plástico e do alumínio e,e reciclagem total.

No processo de reciclagem das fibras, as embalagens são misturadas comágua em um tanque. As fibras absorvem a água e se separam do alumínio/plástico.

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Em seguida, as fibras são lavadas e purificadas, sendo aproveitadas para aprodução de papel kraft para a confecção de caixas de papelão. O plástico daembalagem cartonada pode ser reaproveitado. O alumínio presente no compostonão atrapalha o processo final de fabricação de peças por termo-injeção,rotomoldagem ou sopro. Os produtos finais são vassouras e coletores (TETRAPAK,2015). Existe ainda o processo de separação por plasma, onde o plástico e oalumínio são aquecidos e totalmente separados. O plástico se transforma emparafina, e o alumínio é reutilizado na fabricação de novas embalagens.

A reciclagem total de embalagem cartonada significa reciclar a embalagemcartonada pós-consumo inteira, sem separar o papel, o plástico e a folha dealumínio. As embalagens cartonadas geralmente são misturadas com diferentestipos de aditivos, resultando em um material de cartonagem composto. O material éprocessado por meio de termoformação, extrusão ou moldagem por injeção naforma de chapas ou em diferentes formas. O composto cartonado é uma mistura demateriais, que pode substituir madeira, plástico ou metal em vários tipos deprodutos, como quadros de distribuição para diversas aplicações, perfis parapaletes, lixeiras, telhas e móveis (TETRAPAK, 2015).

FIGURA 4 – PRODUTOS RESULTANTES DA RECICLAGEM TOTAL DEEMBALAGENS CARTONADAS

FONTE: TETRAPAK, 2015.

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2.3 DESTINO DO LIXO EM CURITIBA

Durante os anos 1980, em Curitiba, o gerenciamento dos resíduos sólidosdemandava uma solução imediata. No início da terceira gestão de Jaime Lerner, queocorreu entre 1989 e 1992, o Lixão da Lamenha Pequena, localizado na região norteda cidade, já havia atingido sua capacidade máxima. A gestão anterior já haviarecomendado seu fechamento e desapropriado uma nova área no bairro daCachimba, na região sul da cidade. Durante a construção do novo aterro, o lixo deCuritiba passou a ser descartado no Lixão do Barro Preto, em São José dos Pinhais(MENEZES, 1996)

Em outubro de 1989, o Aterro da Cachimba, conforme as figuras 3 e 4 aseguir, entrou em operação. Além de receber os resíduos da capital paranaense,ainda recebia também os resíduos de mais 14 municípios, sendo eles QuatroBarras, Mandirituba, São José dos Pinhais, Pinhais, Itaperuçu, Fazenda Rio Grande,Contenda, Colombo, Campo Magro, Campo Largo, Campina Grande do Sul,Araucária e Almirante Tamadaré. O Aterro da Cachimba recebia cerca de 2400 T/diade resíduos (DUDAS, 2006).

Para assegurar a manutenção da vida útil de 15 anos do novo aterro, em1989, a prefeitura de Curitiba iniciou a coleta seletiva e o incentivo a separação dosresíduos com o programa Lixo que Não é Lixo. A educação ambiental foi implantadanas escolas municipais, os alunos passaram a receber informações sobre ainfluência do lixo no contesto ambiental e iniciaram um trabalho didático sobre oprocesso de separação dos materiais recicláveis (MENEZES, 1996).

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FIGURA 6 – ATERRO DA CACHIMBA

FONTE: PREFEITURA MUNICIPAL DE CURITIBA, 2014.

FIGURA 7 – ATERRO DA CACHIMBA (VISTA AÉREA)

FONTE: GOOGLE MAPS, 2015.

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Após 21 anos de operação, em novembro de 2010, o Aterro da Cachimba foidesativado. A maior parte do lixo, 2300 T, passou a ser enviada para o aterro daempresa Estre Ambiental, em Fazenda Rio Grande, conforme a figura 5 abaixo.Outras 100 t passaram a seguir para a Essencis Soluções Ambientais, na CidadeIndustrial de Curitiba. Os aterros particulares foram licenciados pelo InstitutoAmbiental do Paraná e credenciados pelo Conresol (Consórcio Intermunicipal deResíduos Sólidos Urbanos) (GAZETA DO POVO, 2010). Atualmente, 5 anos depoisdo início dos contratos, o aterro da Estre recebe cerca de 2700 T de resíduos,enquanto que o aterro da Essencis continua recebendo 100 T de resíduos por dia(PREFEITURA MUNICIPAL DE CURITIBA, 2015).

FIGURA 8 – ATERRO ESTRE AMBIENTAL

FONTE: GOOGLE MAPS, 2015.

Os contratos firmados em 2010, tinham validade de um ano, com renovaçãode até 60 meses. Como o prazo dos contratos vencem em 2015, o Conresol emitiuem Julho deste ano, um edital visando o credenciamento para o recebimento edestinação final dos resíduos dos 23 municípios integrantes do consórcio.

Para indicar a melhor modelo de destinação para os resíduos sólidosurbanos, a Prefeitura de Curitiba assinou um contrato de consultoria com oInternational Finance Corporation (IFC), braço financeiro do Banco Mundial. O

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contrato com a instituição prevê análise para melhor forma de coleta, transporte,tratamento, disposição final, sustentabilidade ambiental e financeira,descentralização e visão metropolitana (PREFEITURA MUNICIPAL DE CURITIBA,2014).

Além de Curitiba, fazem parte do Conresol mais 22 municípios da regiãometropolitana: Adrianópolis, Agudos do Sul, Almirante Tamandaré, Araucária, BalsaNova, Bocaiúva do Sul, Campina Grande do Sul, Campo Largo, Campo Magro,Colombo, Contenda, Fazenda Rio Grande, Itaperuçu, Mandirituba, Piên, Pinhais,Piraquara, Quatro Barras, Quitandinha, São José dos Pinhais, Tijucas do Sul eTunas do Paraná.

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3 PESQUISA DE MERCADO

Para a pesquisa foram realizadas 26 entrevistas, destas, 12 consumidoresresidenciais e 14 estabelecimentos comerciais do ramo alimentício: 6 restaurantes, 4panificadoras e 4 pizzarias.

Nesta abordagem, inicialmente nos apresentamos como estudantes deEngenharia Mecânica da Universidade Tuiuti do Paraná, e apresentamos nossoprojeto para entendimento do mesmo.

Na oportunidade, foram realizadas perguntas para orientar a qual públicodeveria ser voltado o projeto. Estas perguntas, apresentadas no APÊNDICE A, foramelaboradas para que a pesquisa fosse direta e não tomasse muito tempo dosentrevistados, além de obter o mínimo de informações necessárias para guiar oprojeto.

Com a realização da pesquisa, observamos que os principais materiaisdescartados são garrafas PET (32%), embalagens cartonadas (17%), restos decomida (38%), caixas de papelão (2%), sacolas plásticas (1%) e latas de alumínio(10%). Também observamos que os estabelecimentos comerciais demonstrarammaior interesse pelo projeto, principalmente devido ao maior volume de resíduosgerados.

Nenhum dos entrevistados demonstrou desinteresse pelo projeto, todosconcordaram com a importância do equipamento tendo em vista os benefíciosambientais.

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4 BENCHMARKING

Um grande desafio para qualquer tipo de projeto, quer vise lucro ou não, émanter-se atualizado no atual mercado globalizado e competitivo. Para isso énecessário utilizar-se de estratégias e técnicas que proporcionem a otimização dosprocessos envolvidos. Uma das técnicas mais utilizadas como ferramenta de estudoé denominado de Benchmarking.

Conforme ARAÚJO (2001, p. 185), a técnica do benchmarking é:

Centrada na premissa de que é imperativo explorar, compreender, analisar eutilizar as soluções de uma empresa, concorrente ou não, diante dedeterminado problema, o benchmarking é uma excelente tecnologia degestão organizacional e oferece aos que acreditarem corretamente em seupotencial, alternativas que aperfeiçoam processos organizacionais, produtose serviços.

Segundo DIAS (2008), o benchmarking é uma forma prática para se otimizara busca por melhorias, uma boa alternativa para se eliminar o antigo processo deaprendizagem por meio de tentativas e erros e uma forma de se utilizar processosque outros já utilizaram logrando êxito.

Em meados de 2015 ainda não existe um fabricante de trituradores deembalagens voltados para residências e empresas que consomem diariamenteestes produtos. Encontraram-se alguns fabricantes caseiros comercializandomáquinas artesanais, além da empresa Fragmaq, que tem apenas como projeto umtriturador de garrafas pet.

Contudo, existem fabricantes dentro e fora do Brasil com uma linha detrituradores para resíduos orgânicos, produtos voltados principalmente paratrituração de resíduos gerados por jardinagem em residências e propriedades rurais.Empresas nacionais como Tramontina, Garthen e Trapp comercializam trituradoresde resíduos orgânicos no Brasil, e empresas estrangeiras como Bosch e Black &Decker comercializam seus trituradores na, Inglaterra por exemplo.

Incluíram-se também no Benchmarking, alguns trituradores de resíduosorgânicos domésticos, utilizados em cozinhas residenciais. Embora a SABESPdesaconselhe a utilização destes dispositivos devido à possibilidade dos resíduostriturados obstruírem as redes de esgoto (G1, 2012).

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Para o Benchmarking, levou-se em consideração a potência do motor, tensão,rotação e o preço, conforme o quadro 1 a seguir.

QUADRO 1 – BENCHMARKING

FONTE: PRÓPRIOS AUTORES, 2015.

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5 QFD – QUALITY FUNCTION DEPLOYMENT

As empresas devem trabalhar continuamente para que o cliente estejasatisfeito e volte a comprar o seu produto, os clientes precisam ser atendidosrapidamente, com o produto certo. Assim, o foco no cliente é a solução para asobrevivência dos produtos no mercado (AKAO, 1997).

Ainda, segundo AKAO (1997), o QFD, ou Desdobramento da FunçãoQualidade, consiste em converter as demandas dos consumidores emcaracterísticas de qualidade e em desenvolver um projeto de qualidade para umproduto acabado, desdobrando as relações entre demandas e características. Estedesdobramento começa com a qualidade de cada componente funcional e seestende para a qualidade de cada parte ou processo. A qualidade total do produtoserá entendida através de uma rede de relações.

Levantando os requisitos principais do cliente e definidas suas importâncias,parte-se para a aplicação dos mesmos na Matriz QFD, onde serão correlacionadoscom os parâmetros de projeto, pesando-se assim a importância de cada umconforme a matriz do QFD no APÊNDICE B.

Através do QFD é definida a matriz de importância para os itens de maiorimpacto sobre o projeto final do produto e no estudo de viabilidade através dapontuação obtida em sua matriz de correlação, conforme segue:

1) Potência do motor2) Redução do redutor3) Relação de engrenagens4) Capacidade de trituração5) Esforço sobre as facas6) Dimensões do alimentador7) Rotação dos rolos8) Comando elétrico9) Dimensões dos rolos10) Balanceamento das partes rotativas

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Os itens de maior importância conforme foram listados devem sercorrelacionados com os itens de impacto negativo identificados no teto do QFD. Oquadro 2 mostra estes itens com suas resoluções que foram executadas durante oprojeto e na fase de execução. Os itens 1, 3, 6, 8 e 10 que são de importância parao projeto não tem relação negativa com outros itens, portanto não exigem umasolução. Os demais itens foram tratados, conforme demonstrado no quadro 2abaixo.

QUADRO 2 – ANÁLISE QFD


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6 PROJETO DE MÁQUINAS

Segundo SHIGLEY (2005), projetar consiste em elaborar um plano parasatisfazer uma necessidade específica ou solucionar um problema. De acordo comNORTON (2004), o projeto de máquinas é a criação de uma máquina que funcionebem, com segurança e confiabilidade.

SHIGLEY (2005) ainda acrescenta que a partir do seu projeto, uma máquina,além de ser funcional, segura e confiável, também deve ser manufaturável,competitiva e mercável. Para isso, o produto deve atender as expectativas dosconsumidores, não deve oferecer perigo aos usuários, não deve falhar, deve serforte em seu nicho de mercado, deve ser adequado a produção em massa, deveestar a venda e ter assistência técnica disponível.

As partes envolvidas durante um projeto devem estar sempre iteradas, paraproporcionar um ciclo completo de entrada, análise, gerenciamento e realimentaçãodos processos, conforme a figura 3 a seguir. Durante este ciclo, uma decisãotomada nas etapas preliminares pode afetar um ponto específico em etapasposteriores, estes resultados são analisados e muitas vezes é necessário retornar aetapas preliminares do projeto, até que se chegue na apresentação final do produto(SHIGLEY, 2005).

FIGURA 9 – ITERAÇÃO ENTRE AS ETAPAS DO PROJETO

FONTE: SHIGLEY, 2005.

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Um projeto tem início quando alguém identifica uma necessidade e decidefazer algo a respeito. Esta necessidade muitas vezes não é evidente e é identificadaatravés de uma circunstância particular ou um conjunto de circunstânciasaleatórias(SHIGLEY, 2005).

Após essa identificação, molda-se o projeto de acordo com as característicasdesejadas, dentro de limitações exigidas por processos de produção, investimentodisponível, preço final desejado, leis e normas técnicas e regulamentadoras a seremseguidas (SHIGLEY, 2005).

6.1 NORMAS REGULAMENTADORAS E TÉCNICAS

As normas regulamentadoras (NR) são as normas legais que devem serobrigatoriamente cumpridas, sob pena de sofrer penalidades. Tais normas tratamtemas relacionados a saúde e segurança no trabalho, e são publicadasexclusivamente pelo Ministério do Trabalho e Emprego.

Enquanto isso, as normas técnicas (NBR), são documentos que estabelecemdiretrizes e características para produtos ou processos. Estas características podemser referente a qualidade, segurança e desempenho, além de também estabelecerpadronizações para formas, medidas, simbologias, ensaios e embalagens.

As NBRs são publicadas no Brasil pela ABNT, Associação Brasileira deNormas Técnicas. A aplicação destas normas técnicas não é obrigatória, salvo seforem exigidas através de alguma lei ou outro dispositivo legal.

A Norma Regulamentadora 12, possuí o seguinte texto, conforme oMINISTÉRIO DO TRABALHO E EMPREGO (2013):

Esta Norma Regulamentadora e seus anexos definem referências técnicas,princípios fundamentais e medidas de proteção para garantir a saúde e aintegridade física dos trabalhadores e estabelece requisitos mínimos para aprevenção de acidentes e doenças do trabalho nas fases de projeto e deutilização de máquinas e equipamentos de todos os tipos, e ainda à suafabricação, importação, comercialização, exposição e cessão a qualquertítulo, em todas as atividades econômicas, sem prejuízo da observância dodisposto nas demais Normas Regulamentadoras - NR aprovadas pelaPortaria n.º 3.214, de 8 de junho de 1978, nas normas técnicas oficiais e, naausência ou omissão destas, nas normas internacionais aplicáveis.

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Já a Norma Regulamentadora 17, possuí o seguinte texto, conforme oMINISTÉRIO DO TRABALHO E EMPREGO (2013):

(…) visa a estabelecer parâmetros que permitam a adaptação dascondições de trabalho às características psicofisiológicas dos trabalhadores,de modo a proporcionar um máximo de conforto, segurança e desempenhoeficiente. As condições de trabalho incluem aspectos relacionados aolevantamento, transporte e descarga de materiais, ao mobiliário, aosequipamentos e às condições ambientais do posto de trabalho e à própriaorganização do trabalho.

Estas normas regulamentadoras foram levadas em consideração, para definiros parâmetros de segurança e ergonomia do projeto.

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7 ELEMENTOS DE MAQUINAS

7.1 TENSÕES NOS MATERIAIS

Os ensaios de resistência são aplicados para obter as propriedadesmecânicas dos materiais. Nos ensaios são aplicadas cargas controladas nosmateriais a fim de testar suas resistências.

As cargas aplicadas nos ensaios não reproduzem com precisão ocomportamento mecânico real dos materiais, também não há garantia de que omaterial adquirido apresentará exatamente as mesmas propriedades mecânicas dosmateriais testados. Por esta razão, os dados de resistência dos materiais publicadosem bibliografias são considerados valores mínimos para garantir a segurança doprojeto. (NORTON, 2004)

Dependendo dos fatores econômicos e de segurança envolvidos no projeto,ensaios de carregamentos reais em protótipos podem ser efetuados para se obterdados mais concretos sobre as propriedades mecânicas dos materiais nestascondições de aplicação. (NORTON, 2004)

7.1.2 Tração

FIGURA 10 – DIAGRAMA TENSÃO X DEFORMAÇÃO

FONTE: BEER, 1995.

Através dos ensaios de tração, obtém-se o Diagrama de tensão-deformação,conforme a figura 4 anterior. Nele podemos identificar o limite elástico, o limite deproporcionalidade ou escoamento, o limite de resistência a tração e o limite de

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ruptura, além das fases de deformação elástica e plástica.Segundo NORTON (2004), limite elástico é o ponto máximo onde o material

não sofre deformação plástica ou permanente, se o ensaio for interrompido, omaterial volta a sua forma original. O limite de proporcionalidade e o limite máximoonde a tensão é proporcional a deformação, a partir deste ponto o material atingeseu limite de escoamento e passa a ter deformação plástica.

NORTON (2004) ainda afirma que no período de encruamento voltam aocorrer acréscimos das tensões, embora não de forma linear. O limite de resistênciaou limite de resistência a tração é a maior tensão que o material pode suportar antesde romper. A ruptura completa acontece no limite de ruptura. A tensão limite deruptura é menor do que a tensão limite de resistência devido a diminuição da áreado material.

Conforme a equação 1, a tensão é definida pela razão da força docarregamento por unidade de área, onde P é o carregamento e Ao é a área da seçãotransversal.

σ= PAo (1)

A deformação é definida pela razão da mudança de comprimento por unidadede comprimento, onde lo é o comprimento inicial e l é o comprimento após ocarregamento, conforme a equação 2.

ε= l−l0l0 (2)

O módulo de elasticidade é a medida de rigidez do material. O módulo deelasticidade pode ser obtido pela Lei de Hooke, através da razão entre a tensão e adeformação, conforme a equação 3.

E= σε (3)

Na figura 11, a seguir, são verificados os resultados dos ensaios de tração doPET.

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FIGURA 11 – DIAGRAMA TENSÃO X DEFORMAÇÃO DO PET

FONTE: RODRIGUEZ, 2013

No quadro 2 a seguir, são demonstrados alguns resultados numéricos obtidosem ensaios de alguns polímeros e do aço SAE 1020.

TABELA 1 – RESULTADOS DE ENSAIOS

FONTE: PARMENTIER, 20077.1.2 Torção

As propriedades de cisalhamento dos materiais são obtidas através do ensaiode torção, onde o material é torcido em torno do seu eixo até se romper. (NORTON,2004)

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A resistência ao cisalhamento do material pode ser calculada através daequação 4, a seguir:

Sus=TrJ (4)

Onde Sus é a tensão limite de ruptura no cisalhamento, T é o torque aplicadonecessário para romper o material, r é o raio do material e J é o momento polar deinércia do material, conforme a equação 5.

J= 12 r4 (5)

O módulo de rigidez do material pode ser obtido com a equação 6, comosegue:

τ= Gr .θl0 (6)

Onde t é a tensão de cisalhamento, G é o módulo de elasticidade transversaldo material e Ɵ é o ângulo de torção.

7.2 EIXOS DE TRANSMISSÃO

Eixos são usados em praticamente todas as partes de máquinas rotativaspara transmitir movimento de rotação e torque. Para SHIGLEY (2005), um eixo é ummembro rotativo utilizado para transmitir potência ou movimento.

Em uma máquina rotativa, no mínimo um eixo transmite o torque de umdispositivo de comando, como um motor, através da máquina. (NORTON, 2004).

7.2.1 Materiais para eixos

O aço é o material mais comum utilizado em eixos, devido ao seu alto módulode elasticidade, a fim de minimizar as deflexões. A maior parte dos eixos é fabricadaem aços de médio ou baixo carbono e laminados a frio ou a quente. Aços ligatambém são utilizados em casos que necessitem de alta resistência, assim como oferro fundido também é usado quando engrenagens são integralmente fundidas como eixo. (SHIGLEY, 2005)

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7.2.2 Carga em eixos

Os carregamentos envolvidos em um eixo de transmissão de rotação serãode torção devido ao torque e de flexão devido as cargas transversais. Geralmenteessas forças agem em combinação, pois o torque transmitido pode estar associadoa forças nos dentes de engrenagens fixadas no eixo (NORTON, 2004).

7.2.3 Potência no eixo

Para calcular a potência transmitida através de qualquer sistema rotativo,como é o caso de um eixo, calcula-se o produto do torque pela velocidade angular(expressa em radianos por unidade de tempo), conforme a equação 7.

P=T .ω (7)

7.2.4 Dimensionamento de eixos

Para o dimensionamento de um eixo, NORTON (2005) afirma que tanto astensões quanto as deflexões devem ser consideradas. Normalmente as deflexõessão o fator crítico, pois em excesso, essas deflexões podem causar desgasteprematuro dos mancais e desalinhamento das engrenagens.

Enquanto que as tensões podem ser calculadas ponto a ponto ao longo doeixo, os cálculos da deflexão exigem que a geometria inteira do eixo seja conhecida.

Para minimizar as tensões e deflexões, o comprimento do eixo deve sermantido o menor possível e o balanço minimizado. A utilização de aços de baixocarbono e alta rigidez para a construção do eixo tenderá a menores deflexões etensões.

7.2.5 Chavetas

A ASME define uma chaveta como “uma parte desmontável que, quandocolocada em assentos, representa um meio positivo de transmitir torque entre o eixoe o cubo”. (NORTON, 2004)

As chavetas paralelas são as mais comuns e as mais utilizadas, sua seçãotransversal é quadrada ou retangular e sua altura e largura são constantes ao longo

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de seu comprimento, conforme demonstrado na figura 12, como segue.

FIGURA 12 – CHAVETA PARALELA

FONTE: NORTON, 2004

As padronizações da ANSI e ISO definem os tamanhos das seçõestransversais e a profundidade dos assentos das chavetas, como demonstrado natabela 2, como segue. As chavetas paralelas são colocadas com metade de suaaltura no eixo e metade no cubo, conforme a figura 6, anterior. Tipicamente, aschavetas têm tolerância negativa, ou seja, não serão maiores que sua dimensãonominal, somente menores, assim será assentada com uma ligeira folga.

TABELA 2 – PADRONIZAÇÃO ANSI DE CHAVETAS, PARAFUSOS E EIXOS

FONTE: NORTON, 2004.

Quando um torque muda de sinal, impactará em grandes tensões devido asfolgas entre as chavetas e os assentos, este impacto é chamado de reação.Parafusos colocados no cubo a 90º da chaveta são utilizados para evitar que essareação ocorra. A padronização ANSI, conforme a tabela 2 anterior, define o tamanhodo parafuso a ser utilizado conforme a dimensão do eixo e da chaveta.

Segundo NORTON (2004) afirma, as chavetas podem falhar por cisalhamentoou por esmagamento. O cisalhamento ocorre quando a chaveta é cisalhada ao longode sua largura entre o eixo e o cubo, já o esmagamento ocorre em qualquer por

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compressão.A tensão de cisalhamento na chaveta pode ser calculada através da razão

entre a força F aplicada na chaveta e a área de cisalhamento Acis. A área decisalhamento é o produto da largura da chaveta pelo seu comprimento, e a forçaaplicada é o quociente do torque do eixo pelo raio do eixo, conforme a equação 8.

τ xy= FAcis (8)

A tensão de compressão na chaveta é a razão entre a força F aplicada e aárea de esmagamento Aesm. A área de esmagamento para uma chaveta paralelaquadrada é o produto da metade de sua altura pelo seu comprimento, conforme aequação 9)

σ x= FAesm (9)

Como as chavetas são carregadas em cisalhamento, são usados materiaisdúcteis em sua fabricação, como aços de baixo carbono. 7.3 MANCAIS E ROLAMENTOS

Mancal é um dispositivo fixo onde se aloja a ponta de um eixo rotativo de umamáquina. NORTON (2004) ainda afirma que sempre que duas partes têm movimentorelativo, elas constituem um mancal por definição, sem levar em conta sua forma ouconfiguração. Os mancais são fabricados para suportar cargas radiais puras, cargasde empuxo puras ou ambas as cargas combinadas.

7.4 ENGRENAGENS CILÍNDRICAS DE DENTES RETOS

Engrenagens são utilizadas para transmitir o movimento gerado pelo torque evelocidade angular para diversas aplicações. As engrenagens cilíndricas de dentesretos são consideradas as mais simples, estas tem dentes paralelos ao eixo derotação e transmitem movimento entre dois eixos paralelos (SHIGLEY, 2005).

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7.4.1 Trem de Engrenagens

Trem de engrenagens é a referência a qualquer conjunto de engrenagensacopladas. Em um trem de engrenagens simples, cada eixo carrega apenas umaengrenagem, já em um trem de engrenagens composto, pelo menos um eixo temmais de uma engrenagem. (NORTON, 2004)

A velocidade de um par de engrenagens pode ser calculada pela equação 10abaixo, sendo que os sinais de módulo são para permitir escolha nas direçõespositivas e negativas, direções estas que geralmente são positivas para rotação anti-horária (SHIGLEY, 2005). Para isto consideramos n a velocidade em RPM, N onúmero de dentes da engrenagem e d o diâmetro primitivo da engrenagem.

n3=|N2N3n2|=|d2

d3n2| (10)

Para o cálculo de velocidades em trens de engrenagens utilizamos a equação11 a seguir.

n6=−N 2N 3

N3N4

N5N 6

n2 (11)

7.4.2 Análise da força em trens de engrenagem

Segundo NORTON (2004), todas as máquinas são tridimensionais, masalguns sistemas podem ser analisados em duas dimensões se seus movimentosocorrerem em planos paralelos ou em apenas um plano, como é o caso dosmovimentos das engrenagens de dentes retos. Partindo deste princípio, análise daforça em trens de engrenagens pode ser iniciada através da análise do diagrama decorpo livre das engrenagens, para obtermos as componentes tangenciais.

W t=60 (10)3H

πdn (12)

A carga transmitida pelo trem de engrenagens pode ser obtido através daequação 12 como segue, em que Wt é a carga transmitida em kN, H a potência emkW, d o diâmetro da engrenagem em mm e n a velocidade em RPM.

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7.4.3 Redutores de engrenagens

Nem sempre um motor pode ser acoplado diretamente em determinadosdispositivos. Muitas vezes é preciso modificar a velocidade, a rotação ou o torque,para esta finalidade foram desenvolvidos os redutores de engrenagens. Um redutoré composto por um conjunto de engrenagens com a finalidade de diminuir avelocidade e rotação do sistema, consequentemente aumentando o torquetransmitido. (SHIGLEY, 2005)

7.5 PARAFUSOS E FIXADORES

Os parafusos e fixadores são elementos importantíssimos utilizados paramanter partes unidas, eles facilitam a desmontagem das peças quando essas nãosão unidas permanentemente. Em projetos mais complexos da indústria, o sucessoou a falha pode depender do dimensionamento, da seleção e da aplicaçãoadequada de fixadores (NORTON, 2004).

Atualmente, um dos objetivos dos projetos da indústria é reduzir o número deparafusos, pois são itens relevantes no custo de fabricação do produto (SHIGLEY,2005).

Parafusos de porca e parafusos de máquinas devem ser escolhidos com basena sua resistência de prova como definido nas especificações SAE, ASTM e ISO.Estas organizações definem graus ou classes para parafusos e uma resistênciamínima de prova para o parafuso. Segundo NORTON (2004), resistência de prova éa tensão sob a qual o parafuso começa a apresentar deformação permanente, e épróxima, porém inferior, à resistência de escoamento do material.

Na tabela 3 a seguir, observamos as especificações métricas e resistênciasdos parafusos encontrados no mercado.

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TABELA 3 – ESPECIFICAÇÕES MÉTRICAS E RESISTÊNCIA DOS PARAFUSOS

FONTE: NORTON, 2004.

Segundo a teoria de Tresca, a máxima tensão cisalhante de parafusos seráconforme a equação 13 abaixo, onde Sy é a resistência mínima de escoamento.

Ssy=0,5 .S y (13)

7.6 SOLDAGEM

Soldagem é o processo de união de materiais de forma permanente. É aforma mais importante de união permanente de peças utilizadas na indústria. Seaplicável, a soldagem pode representar uma economia significativa em um projeto,substituindo os parafusos e fixadores, diminuindo os custos com furos e montagens(SHIGLEY, 2005).

Segundo NORTON (2004), é útil para o engenheiro ter um conhecimentobásico dos processos de soldagem. Um engenheiro não procura ensinar umexperiente operador como fazer uma peça, ele deve deixar as decisões maisdetalhadas para um soldador experiente, porém, estar familiarizados com ascaracterísticas e limitações dos processos escolhidos.

A tarefa do engenheiro é definir a soldagem de acordo com as boas práticasda engenharia, que serão explicadas aqui, de maneira que as soldas sejam segurascontra falhas no uso desejado, escolher a resistência necessária do material desolda e especificar estas informações.

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7.7 CONJUNTO ELÉTRICO

7.7.1 Motor elétrico

O motor elétrico é uma máquina que transforma energia elétrica em energiamecânica. Os motores trifásicos são aqueles alimentados por um sistema trifásicoem que as tensões estão defasadas em 120 graus. Representam a grande maioriados motores empregados nas instalações industriais (FILHO, 2007).

7.7.2 Disjuntor

Disjuntor é um equipamento de comando e de proteção de circuitos cujafinalidade é conduzir continuamente a corrente de carga sob condições nominais einterromper correntes anormais de sobrecarga e curto-circuito (FILHO, 2007).

7.7.3 Contator magnético

É um dispositivo de atuação magnética destinado à interrupção de umcircuito. O seu princípio de funcionamento baseia-se na força magnética daenergização de uma bobina interna e na força mecânica de um conjunto de molaspreso à estrutura dos contatos móveis (FILHO, 2007).

7.7.4 Rele bimetálico de sobrecarga

São dispositivos dotados de um par de lâminas construídas com metais dediferentes coeficientes de dilatação linear que, quando sensibilizados pelo efeitotérmico produzido por uma corrente de intensidade ajustada aquecendo o bimetal,provocam, pela dilatação térmica, a operação de um contato móvel (FILHO, 2007).

7.7.5 Sensor fim de curso

Sensores fim de curso são dispositivos para detecção por contato mecânicoquando o processo atinge o fim de uma trajetória definida. Quando acionados,comutam seus contatos abrindo ou fechando a passagem de carga (FILHO, 2007).

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8 SOLUÇÕES PROPOSTAS

Após análise do Benchmarking, algumas opções foram identificadas paratransmissão de potência do motor ao conjunto de facas de corte, destas sedestacam: transmissão por correias, engrenagens e redutor. Estas opções foramanalisadas entre seus prós e contras com uma ferramenta chamada de Matriz dedecisão conforme descreve o capítulo 9 deste trabalho.

As correias junto de polias são normalmente utilizadas para transmissão depotência devido ao atrito entre as mesmas. As principais vantagens do sistema decorreias são: segurança, economia, versatilidade e comodidade. Comodesvantagens podemos listar: grande espaço entre os eixos, curtos períodos demanutenção e grau de escorregamento elevado. Devido a essas desvantagens, estesistema de transmissão foi descartado.

Conforme é descrito no item 7.4, as engrenagens são rodas com dentespadronizados que transmitem movimento e força entre eixos, suas vantagens são:evitam o deslizamento entre as engrenagens, tornam possível determinar relaçõesexatas, trabalham mesmo com imperfeições. As desvantagens são: ruído, maiorcusto e requerem lubrificação constante.

Os redutores são utilizados para grandes reduções de velocidade e aumentode toque, como também descrito no item 7.4 deste trabalho. São construídos comengrenagens paralelas, cônicas ou com coroa e rosca sem-fim. As vantagens nautilização de redutores são: baixo ruído, baixa vibração e alta eficiência. O alto custode aquisição e manutenção são desvantagens deste modelo de transmissão.

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9 MATRIZ DE DECISÃO

A matriz de decisão é uma ferramenta que permite uma análise de critériosque favorecem uma visão mais ampla das alternativas as soluções propostas, alémde auxiliar na identificação de pontos fortes e fracos tornando mais simples aescolha da solução (MOREIRA, 2001).

Na coluna esquerda do quadro 3 listamos os requisitos dos clientes e nasdemais colunas são listadas as soluções propostas. Através de uma escala de 0 a 5,sendo “5” o valor mais importante, e “0” o valor menos importante. A soma dapontuação define neste primeiro momento a utilização de redutores como a melhoropção, e a utilização de engrenagens para a transmissão é descartada como opção.

No quadro 4 listamos os parâmetros de projeto contra as soluções de maiorpontuação do quadro 3 e uma nova escala é aplicada, novamente definindo autilização de um redutor como a melhor opção para atender ao projeto.

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QUADRO 3 – ANÁLISE DE NECESSIDADES DO CONSUMIDORTransmissão

Necessidades do consumidor Correias Engrenagens RedutoresDesign 1 1 5Tecnologia avançada 1 3 3Reversão de rotação 0 0 0Variação de velocidades 1 1 1Eficiência 1 3 3Vazão 3 3 3Alta potência 3 5 5Facilidade de limpeza 1 1 3Facilidade de uso 1 3 3Pontos de distribuição para compra 5 1 1Manual simplificado 0 0 0Baixo ruído 1 1 3Baixa vibração 1 1 3Mobilidade 1 3 3Embalagem resistente e compacta 0 0 0Comprimento do cabo de alimentação 0 0 0Capacidade de carga no recipiente 1 3 3Resistência a impactos 3 3 3Resistência a abrasão 1 3 3Superfície do alimentar resistente ao desgaste 0 0 0Assistência técnica 5 1 1Acessibilidade para reparos 5 1 3Peças de reposição 5 1 3Garantia 1 5 5Serviço de atendimento ao consumidor eficiente 0 0 0Confiabilidade 3 5 5Certificação de qualidade 3 3 3Certificação ambiental 0 0 0Proteção contra choques elétricos 0 0 0Temperatura do conjunto 1 3 3Baixo preço de aquisição 5 1 1Baixo custo de manutenção 5 1 1Baixo consumo de energia 3 3 3

TOTAL 61 59 73


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QUADRO 4 – ANÁLISE DE PARÂMETROS DE PROJETO


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10 PROJETO

10.1 CÁLCULOS DE PROJETO

Partindo dos pontos P1 e P2, conforme figura 13 abaixo, calcularam-se osvalores considerados relevantes o projeto, passando por todo o conjunto em umametodologia de calculo exemplificada pela figura 14 a seguir. Estes valores foramcalculados com o objetivo de obter-se a potência nas facas do triturador e potênciado motor elétrico. Os cálculos disponíveis no APÊNDICE C são parte fundamentalpara o projeto em si e o início da construção do protótipo. Durante a execução,novos cálculos devem ser agregados aos atuais e eventuais mudanças podemacontecer para atingir os resultados propostos.

FIGURA 13 – TRANSFERÊNCIA DE POTÊNCIA PARA AS FACAS


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FIGURA 14 – METODOLOGIA DE CÁLCULO

FONTE: PRÓPRIOS AUTORES

10.2 PROJETO TÉCNICO

O detalhamento do projeto foi desenvolvido em SolidWorks, software dedesenhos mecânicos em 3D, contemplando os itens desenvolvidos neste trabalho,com base no Benchmarking e ideias dos autores.

No APÊNDICE D observamos o desenho principal do conjunto, conforme afigura 9 abaixo, com suas derivações, em níveis de detalhes necessários afabricação e montagem do triturador. Além de agrupar todos os componentes, oconjunto principal foi desenvolvido para atender as normas de saúde e segurança dooperador.

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FIGURA 15 – CONJUNTO PRINCIPAL


10.3 MANCAIS

Para garantir que a distância entre-eixos do triturador fique adequada,selecionamos um mancal oval modelo FK STES206UCFL. As dimensões destemancal podem ser verificadas conforme a figura 16 e o quadro 5 a seguir.

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FIGURA 16 – MANCAL OVAL FK

FONTE: ATI BRASIL, 2015.

QUADRO 5 – DIMENSÕES DO MANCAL OVAL FK

FONTE: ATI BRASIL, 2015.

10.4 PARAFUSOS

Para a fixação do motor e seus suportes, foram definidos parafusos M8 12,9,onde o M se refere a medida métrica, o 12 significa o diâmetro do parafuso em mm,e 12,9 é a classe de resistência do parafuso. Segundo a teoria de Tresca, a máximatensão cisalhante deste parafuso será de 550 MPa,

A partir disso, selecionamos um parafuso M10 12.9 para a fixação do redutor,

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enquanto que os parafusos fixadores dos mancais são M16 5,8. Respectivamente,esses parafusos também possuem uma tensão máxima cisalhante de 550MPa e210MPa. Já parafusos de fixação do painel elétrico são M4 4,8 e possuem umatensão máxima cisalhante de 120 MPa.

10.5 SOLDAGEM

Como não utilizamos metais espessos, a solda empregada no protótipo doprojeto foi a solda MIG, ou Metal Inert Gas, onde um arco elétrico é estabelecidoentre a peça e um arame. O arco funde continuamente o arame à medida que este éalimentado à poça de fusão. O metal de solda é protegido da atmosfera pelo fluxo deum gás inerte.

As vantagens da solda MIG são que além de ser uma solda rápida eprincipalmente de baixo custo, é possível se obter um cordão com bom acabamentoe resistente, além de oferece menor distorção das peças.

10.6 CONJUNTO ELÉTRICO

O conjunto elétrico foi dimensionado para o acionamento do motor elétrico,que é a força motriz para o conjunto de facas através dos seus elementos detransmissão. O conjunto é instalado em um painel elétrico fixado a estrutura damáquina e seus botões fazem o controle do funcionamento do equipamento.

10.6.1 Circuito de força

O circuito de força, conforme a figura 17 a seguir, apresenta a ligação doscomponentes elétricos para a partida direta do motor. A partida direta é a forma maissimples de partir um motor, neste caso devido a baixa potência do motor e autilização de um redutor de velocidade, recebendo toda a potência e velocidade deforma instantânea.

No diagrama de força, a proteção por excesso de corrente e curto-circuito édada pelo disjuntor D1. Duas contatoras, C1 e C2, são utilizadas para oacionamento em sentido horário e anti-horário quando houver a necessidade deremover algum material preso às facas. O dispositivo E1 é um rele de sobrecarga

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que protege o conjunto em caso de uma carga elevada.

FIGURA 17 – CIRCUITO DE FORÇA


10.6.2 Circuito de comando

O circuito de comando alimenta todo o conjunto que aciona o motor elétrico.Este circuito está ligado a duas fases distintas e está protegido pelo disjuntor D2. Aopressionar a botoeira B04 (NA, verde), o circuito de corrente até a bobina dacontatora C1 será fechado alimentando-a e liberando a passagem de corrente pelocircuito que aciona o motor em sentido horário. A lâmpada H1 acende indicando ofuncionamento do circuito. Acionando a botoeira B02 (NF, vermelha) o circuito seabre e o funcionamento é interrompido.

Para o funcionamento em sentido anti-horário, a botoeira B05 (NA, verde)

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deve ser acionada e para a parada do equipamento deve-se acionar a botoeira B03(NF, vermelha). A lâmpada que indica o funcionamento em sentido anti-horário é aH2.

O botão de emergência B01 deve ser acionado em casos de emergênciaparando totalmente o funcionamento do equipamento. Em casos de sobrecarga orele E1 também abre o circuito de comando para proteção do sistema.

Um sensor fim de curso instalado no alimentador do equipamento está emsérie no circuito do comando, impossibilitando o funcionamento caso a tampa doalimentador esteja aberta. Este dispositivo tem o objetivo de proteção do usuário afim de não ter contato com partes girantes do equipamento durante sua operação.

FIGURA 18 – CIRCUITO DE COMANDO


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10.7 CUSTOS

O levantamento de custos deste projeto baseia-se na mão de obra e nosmateriais utilizados para a construção da máquina. Nestes custos estão incluídostodos os itens necessários para a construção de uma unidade da máquina, como ovalor de peças compradas prontas, valor de matéria-prima e mão de obra para ausinagem de peças construídas e valores de ferramentas.

Ao analisar os custos finais, conforme podem ser observados no APÊNDICEE, concluímos que o projeto, para a construção de uma unidade da máquina, possuium custo mais elevado do que os concorrentes. Para uma fabricação em série essescustos seriam diluídos, tornando o projeto viável.

10.8 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO

Alguns componentes do triturador precisaram ser fabricados, quer seja pelocusto elevado de produtos acabados, como as facas, ou mesmo por algunscomponentes não serem vendidos no mercado, como os eixos e os espaçadores.Estes componentes foram fabricados conforme as especificações do projeto técnico,disponíveis no APÊNDICE D.

Os processos utilizados na fabricação visaram minimizar o custo final doprojeto.

10.8.1 Eixos

Para a fabricação dos eixos, foram selecionadas duas barras sextavadas de1.5/16”, conforme as figuras 19 e 20 a seguir. A utilização destas barras permite oposicionamento das facas em 3 posições, sem a necessidade de haver o travamentopor chaveta. As barras foram superdimensionadas para aliviar as concentrações detensão nas faces.

Em cada uma das barras foi realizado dois desbastes e um canal de chaveta,sendo os desbastes para alojar os mancais e engrenagens. Nos colos deengrenagens, foram usinados canais de chaveta para o travamento dasengrenagens. O torno foi utilizado para a usinagem dos colos, e fresadeira para aabertura do canal de chaveta.

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FIGURA 19 – BARRAS SEXTAVADAS


FIGURA 20 – EIXOS USINADOS


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10.8.2 Facas

Foram fabricadas vinte facas conforme a figura 21, 22 e 23 a seguir. Foramrealizados cortes externos, sendo estes para dar o formato e área de corte, emseguida, as facas foram retificadas e foram feitos furos sextavados no centro para afixação nos eixos. Também foi realizado um tratamento térmico de cementação nasfacas, para o endurecimento superficial das facas.

As máquinas utilizadas foram o plasma para o corte externo e área de corte,fresadeira para os furos sextavados, retífica plana para retífica e lixadeira paraafiação.

FIGURA 21 – RETÍFICA DAS FACAS


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FIGURA 22 – AFIAÇÃO DAS FACAS


FIGURA 23 – FACA CONCLUÍDA


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10.8.2 Espaçadores

Foram fabricadas 20 peças em nylon, onde o material adquirido já possuía asdimensões internas e externas conforme o projeto, sendo necessário somente ofaceamento nas suas laterais, como observado na figura 24. A máquina utilizadapara este procedimento foi o torno.

FIGURA 24 – FACEAMENTO DOS ESPAÇADORES


10.9 MONTAGEM

O processo de montagem do equipamento iniciou-se com a construção dabancada que apoia todos os componentes, conforme a figura 25 a seguir. Asespecificações podem ser observadas no APÊNDICE D. Logo após a montagem dabancada, o painel elétrico foi fixado na lateral.

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FIGURA 25 – BANCADA


Com a bancada montada, o motor, o acoplamento e o redutor foram alinhadose fixados, e os mancais foram instalados nos suportes dos eixos, assim como asengrenagens foram instaladas nas pontas de eixos, conforme a figura 26 abaixo.

FIGURA 26 – MONTAGEM DA PONTA DE EIXO


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O suporte então foi posicionado e as engrenagens alinhadas. Então o suportefoi fixado na bancada e o conjunto de transmissão foi concluído, conforme a figura27 abaixo.

FIGURA 27 – CONJUNTO DE TRANSMISSÃO


Após a montagem do conjunto de transmissão, as facas e os espaçadoresforam colocados nos eixos e o segundo suporte dos mancais foi instalado no finaldos eixos, conforme as figuras 28 e 29 a seguir.

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FIGURA 28 – FACAS E ESPAÇADORES


FIGURA 29 – SEGUNDO SUPORTE DE MANCAIS


Com a parte mecânica concluída, a parte elétrica foi instalada e o trituradorficou pronto para operação, conforme demonstrado na figura 30 a seguir.

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FIGURA 30 – MONTAGEM FINAL DO TRITURADOR


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11 FMEA – FAILURE MODE AND EFFECT ANALYSIS

FMEA, ou Análise do Modo de Falha e seus Efeitos, é uma ferramenta quepermite identificar e prevenir possíveis falhas em um projeto de produto ou processo.

São analisadas possíveis falhas que possam ocorrer em componentes de umproduto ou etapas de processos de fabricação, falhas as quais possam afetarnegativamente o produto final.

O FMEA pode tornar os processos mais eficazes, diminuindo custos deprodução de reparos, pois minimiza a chance de ser vendido um produto defeituoso.Para o consumidor final, o impacto se dá na satisfação, pois o mesmo não correrisco de adquirir um produto que necessite ser enviado a uma assistência técnica.

O FMEA referente ao nosso projeto e seus efeitos está demonstrada noAPÊNDICE F, e suas ações estão definidas nos subitens 11.1 e 11.2.

11.1 FMEA System

O FMEA System é executado durante a fase de projeto e avalia ossubconjuntos com suas funções através de seus requisitos específicos. Pontuaçõesforam atribuídas conforme experiência em projeto, provável detecção de falhas,manuseio e embalagem, verificação de projeto e efeitos da falha. Um valor de riscofoi obtido pela multiplicação destes parâmetros e para os requisitos de maior riscoforam definidas ações executadas durante o projeto, conforme o quadro 6.

QUADRO 6 – AÇÕES FMEA SYSTEM


59

11.2 FMEA Design

O FMEA Design avalia os subconjuntos com suas funções pelo potencialmodo de falha, seus efeitos e potenciais causas. Com pontuações de ocorrência,severidade e detecção, foram obtidas notas de prioridade de risco, com as açõesexecutadas no projeto, definidas pelo quadro 7.

QUADRO 7 – AÇÕES FMEA DESIGN


60

12 CONSIDERAÇÕES FINAIS

O desenvolvimento deste produto é de grande importância no cenário atualdiante a preocupação com o meio ambiente e desempenha uma função essencial notratamento e diminuição de resíduos. Embora este projeto não possua viabilidadeeconômica para ser comercializado quando produzido em baixa escala, avaliando apossibilidade de uma produção em série, o projeto se torna viável.

Os recicláveis triturados diminuem o espaço para armazenamento e facilitama venda para indústrias de reciclagem, gerando uma rentabilidade com o comérciodos materiais recicláveis.

Através de estudos e cálculos, o equipamento pode ser confeccionado comconfiabilidade. Consumidores residenciais e pequenos comércios podem contribuircom o meio ambiente e evitar futuramente prejuízos financeiros e jurídicosrelacionados as exigências ambientais.

As expectativas foram superadas após a construção do protótipo. Foi possíveltriturar, de forma eficiente, garrafas PET, embalagens cartonadas, papéis e papelão.Materiais que não foram considerados no projeto, como canos de PVC, madeira,resíduos de jardinagem e latas de alumínio também foram triturados semdificuldade.

Durante as fases de projeto e montagem, algumas dificuldades foramencontradas sendo corrigidas para o correto funcionamento do protótipo. Oalinhamento e fixação das facas foram essenciais para o processo de corte domaterial.

Em trabalhos futuros, as facas podem ser produzidas em um aço especialcomo o VC131, utilizado em ferramentas de corte, e usinadas em processos CNCpara um melhor acabamento. Um tratamento sobre o material das facas ou aaplicação de revestimentos especiais também podem agregar ao projeto. A opção dareversão automática de rotação é uma solução no caso de travamento do materialdurante o processo de trituração. Se adicionadas mais facas ou maior quantidade dedentes nas facas atuais, com alteração da rotação e substituição do conjunto motore redutor, este projeto pode ser aplicado em maiores escalas, atendendo aindústrias, comércios e conjuntos residenciais.

61

REFERÊNCIAS

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65

APÊNDICE A – PESQUISA DE MERCADO

Perguntas específicas realizadas:1) Você tem problema com o lixo ou utensílios descartáveis em sua residência outrabalho?2) Qual tipo de lixo você gostaria de triturar?3) Você tem problema com o volume do lixo em sua residência ou trabalho?4) Você gostaria de diminuir o volume do lixo em sua residência ou trabalho?5) Atendendo essas necessidades você estaria disposto a investir emtriturador para sua residência ou trabalho?

66

APÊNDICE B – QFD

67

APÊNDICE C – CÁLCULOS DO PROJETO

Velocidade angular ω = Δφ / Δt ω = velocidade angular (rad/s) Δφ = variação angular (rad) Δt = variação de tempo (s) ω = Δφ / Δt Δφ = 2 π rad (valor proposto) Δt = 3 s (valor proposto) ω = 2/3 π rad/s Período T = 2 π / ω T = período (s) ω = velocidade angular (rad/s) π = constante trigonométrica T = 2 π / ω T= 2 π / (2/3 π) T= 3 s Frequência f = 1/T f = frequência (Hz) T = período f = 1/T f = 1/3 Hz Rotação n = 60.f n = rotação (rpm)

68

f = frequência (Hz) n = 60.f n = 60 . 1/3 Hz n = 20 rpm Área de corte A = P.e A = área de corte das facas (mm2) P = perímetro das facas (mm) e = espessura do material (mm) A = P.e P = 35,7mm (valor proposto) e = 3 mm (espessura do maior ponto de corte) A = 35,7 mm . 3 mm A = 107,1 mm2 Área de corte totalAt = A . nF At = Área total de corte (mm2) A = área de corte das facas (mm2) nF = Quantidade de facas

At = A . nFA = 107,1 mm2

nF = 20 unidades (valor proposto)At = 2142 mm2

69

Carga aplicada F = Ttrab . A F = força aplicada (Kgf) Ttrab = tensão de trabalho (Kgf/cm2) A = área(mm2) Ttrab = 25 Mpa = 254,93 Kgf/cm2 (tabela para plásticos) F = Ttrab . A F = 254,93 . 2142 F = 5460 Kgf F = 5460 Kgf . 9,8 = 53508N Momento torsor motorMt = F . r Mt = momento torsor (Nm) F = força (N) r = raio (m) r = 0,12 m (proposto) Mt = 53508N . 0,12 m Mt = 6420 Nm

Momento torsor redutori = Mt motor / Mt redutori = taxa de redução (tabelado) Mt = momento torsor motor Mt = momento torsor redutor

i = 80 (proposto, tabelado) Mt redutor = 6420 Nm / 80 Mt redutor = 80,25 Nm

70

Rendimentorendimentoe1 .m1 . e2 . e3 . m4 . e4e = rendimento de engrenagens nos pontos 1, 2, e 4m = rendimento do redutor no ponto 4

0,98 . 0,98 . 0,98 . 0,97 . 0,980,89

Potência entrada do redutorP = Mt / P = Potência (w)Mt = Momento torsor (Nm) = rendimento

P = Mt / P = 80,25 / 0,89P = 90 w (Definido motor de 3/4 cv)

Dimensionamento do acoplamentoMt = 716,2 . N/nMt = momento torsorN= potência a transmitirN = rotação

Mt = 716,2 . (0,75 / 1700)Mt = 0,033 kgf . m

Fator de serviço no acoplamentoFs = F1.F2.F3.F4 (tabela)F1 = 1,75 (trituradores)F2 = 1,00 (funcionamento de até 16 horas)

71

F3 = 1,30 (20 a 40 partidas por hora)F4 = 1,00 (temperatura ambiente inferior a 75)Fs = 1,75 . 1,00 . 1,30 . 1,00Fs = 2,275

Torque no acoplamentoMta = Fs . MtMta = torqueFs = fator de serviçoMt = momento torsor

Mta = 2,275 . 0,033Mta = 0,075 kgf.mAcoplamento NOR-MEX – 50 tipo E

Vida útil dos rolamentosLh = (FL)3 . 500Lh = vida do rolamento em horas de funcionamentoFL = fator de forças dinâmicas (tabelado)500 = constante

Lh = 53 . 500Lh = 62.500 horas

72

APÊNDICE D – PROJETO TÉCNICO

73

APÊNDICE E – CUSTOS

74

APÊNDICE F - FMEA

Direção de Relação

Núm

ero

da li

nha

Dim

ensõ

es d

os r

olos

Apo

io a

nti v

ibra

ção

(pés

)

Res

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ento

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faca

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Impo

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cia

para

o c

lient

e

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

13 3 0 1 0 0 0 0 0 1 3 0 0 0 0 1 0 1 1 3 1 1 10

21 1 5 1 3 3 1 1 1 1 3 3 3 3 3 3 3 1 1 3 1 1 4

30 0 1 0 0 5 5 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 5 1 0 0 0 8

40 0 3 0 0 5 5 3 0 0 3 3 5 1 3 5 5 5 1 0 0 0 3

51 3 3 0 5 3 1 1 0 1 0 5 5 3 3 1 1 3 3 1 0 0 3

65 5 5 1 5 3 3 1 0 0 3 3 5 5 5 3 3 1 0 0 0 0 7

70 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 5 3 3 0 1 1 0 0 0 0 7,5

83 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1,5

90 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

110 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

280 0 1 5 3 3 0 1 0 0 5 5 3 3 3 0 0 0 0 0 0 0 3,5

290 0 1 5 5 3 0 3 0 0 0 5 3 3 3 0 0 0 0 0 0 0 3

301 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2

120 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,5

130 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0,5

145 3 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3,5

15Resistência a impactos 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2

16Resistência a abrasão 0 1 3 1 3 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 0 0 2

17Superfície do alimentar resistente ao desgaste 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

180 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3

191 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3

200 0 0 0 0 0 0 5 5 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4

210 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2,5

220 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

230 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 3 3 0 0 0 0 0 0 0 2

240 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

250 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

260 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 0 5 1 2

270 1 1 0 1 3 3 3 0 0 1 1 3 1 3 0 1 1 0 0 0 0 0,5

311 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 3 3 0 0 0 0 0 0 0 8

320 0 0 1 0 0 0 3 1 5 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 2

330 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 5 3 3 1 1 0 0 0 0 0 3

Litr

os

mm

Kg/

h

Hz

Rpm

Mpa

Mpa

Hor

as

Hor

as

Qda

de

Db

gram

as

Wat

ts

n i Qua

nt.

Qua

nt.

Wat

ts

HR

C

mm

I m

107,0 103,5 139,5 73,5 105,0 135,0 92,5 81,5 34,5 55,0 98,0 103,0 207,5 142,5 149,5 64,0 62,0 105,0 44,0 45,0 24,0 18,5

6 9 4 14 7 5 12 13 20 17 11 10 1 3 2 15 16 8 19 18 21 33

Var

iaçõ

es d

e ve

loci

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s

Com

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elé

tric

o

Cap

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ção

Rot

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ção

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to d

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tativ

as

C

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Pa

râm

etr

os

de

pro

jeto

Design

Baixo ruído

Manual simplificado

Facilidade de limpeza

Proteção contra choques elétricos

Tecnologia avançada

Vazão

Alta potência

Capacidade de carga no recipiente

Dim

ensã

o ca

bo d

e al

imen

taçã

o

Mat

eria

l das

faca

s

Peças de reposição

Certificação ambiental

Pot

ênci

a do

mot

or

Qua

ntid

ade

de p

osiç

ões

sele

tora

s

Dim

ensõ

es d

o al

imen

tado

r

Variação de velocidades

Eficiência

Reversão de rotação

Fun

cion

alid

ade

(35

%)

Garantia

Man

uten

ção

(10%

)

Assistência técnica

Serviço de atendimento ao consumidor eficiente

Acessibilidade para reparos

Seg

uran

ça

(10%

)

Baixa vibração

Temperatura do conjunto

Certificação de qualidade

CLASSIFICAÇÃO POR IMPORTÂNCIA

UNIDADES

VALOR DE IMPORTÂNCIA

Baixo consumo de energia

Baixo preço de aquisição

Baixo custo de manutenção

Des

ign

(10%

)F

inan

ceiro

(15%

)

Mobilidade

Ver

satil

idad

e (1

5%)

Dur

abili

dade

(5%

)

Comprimento do cabo de alimentação

Confiabilidade

Pontos de distribuição para compra

Embalagem resistente e compacta

Facilidade de uso

5 forte3 moderado1 fraco0 nenhuma

O que éNecessidade do Consumidor

FMEA Design

Em execução Nome do Produto / Processo: Triturador

No do Produto / Processo: 001 - Triturador

Projeto: Triturador de resíduos

Aprovado Data: 07/06/15 FMEA no. 002/2015 Rev.: Original Página no.

Caracterização da Falha Avaliação da situação atual Ação / Resultados

Efeitos da falha (4) (5) (9) (PoxSxPd)

Nome do componente / processo /

operação ou principal função Função Potencial Modo de Falha Potencial Efeito da Falha

Clie

nte

Inte

rno

Potencial Causa da Falha Oco

rrên

cia

(Po)

Sev

erid

ade

(S)

Det

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o (P

d)

Núm

ero

de P

riorid

ade

de R

isco

(R

PN

.)

Crí

tico

Açã

o R

ecom

enda

da

Res

pons

ável

Prazo Obs

erva

ções

2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Impossibilidade de funcionamento do equipamento

X Sem alimentação elétrica 3 3 9 81

Percepção de má qualidade X Defeito de fabricação 2 1 9 18

Perda de potência X Isolação baixa 4 2 8 64

Danos dos componentes do motor X Balanceamento 3 2 8 48

Aumento do ruído X Motor mal fixado 2 5 7 70

Super aquecimento X Isolação / balanceamento 1 5 6 30

Perda de potência X Isolação baixa 2 1 6 12

Contato entre componentes X Defeito mecânico 2 2 7 28

Impossibilidade de funcionamento do equipamento

X Interferência entre componentes 2 1 6 12

Super aquecimento XDimensionamento dos componentes

inadequado2 4 7 56

Mau funcionamento do equipamento X Defeitos internos 1 2 7 14

Desprendimento do conjunto X Deformação componentes 1 2 7 14

Vibração XDimensões diferentes do

especificado2 2 6 24

Rebarbas nas facas Contato entre partes móveis X Falha na usinagem 3 1 8 24

Folga na montagem X Falha de projeto / usinagem 4 2 7 56

Não encaixa X Falha de projeto / usinagem 3 2 7 42

Possibilidade de quebra XDimensionamento / montagem

inadequados4 1 2 8

Redução da funcionalidade XDimensões diferente do

especificado2 5 2 20

Aquecimento excessivo X Interferência excessiva entre facas 2 2 5 20

Quebra das facas X Material subdimensionado 3 3 6 54

FA

CA

S

Triturar os resíduos

Encaixe das facas nos eixos

Travamento das facas

MO

TO

R E

LÉT

RIC

O

Transmissão de torque e potência .

Ruído anormal

Travando

Contato entre facas

Design FMEA

Frouxo

Não funciona

Vibrando

FMEA System

Aprovado Rev. Original

Experiência existente de projeto

Provável detecção da

falhaManuseio e Embalagem

Verificação de Projeto

Efeitos da falha R

isco

([5

]*[6

]*[7

]*[8

]*[9

].)

Açã

o R

ecom

enda

da

Res

pons

ável

Prazo Obs

erva

ções

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Triturar o material Corte das facas 2 2 1 2 2 16

Encaixe do eixo nas facas 2 3 1 1 3 18

Seção das chavetas 1 3 1 1 3 9

Dimensionamento das engrenagens 2 1 1 1 3 6

Seção do eixo 2 3 1 1 3 18

Dimensionamento dos rolamentos 1 4 1 1 2 8

Definição dos mancais 1 4 1 1 3 12

Lubrificação adequada e suficiente dos mancais 1 5 1 1 2 10

Potência do motor 1 1 1 2 3 6

Torque do motor 1 1 1 2 3 6

Rotação do motor 1 1 1 2 3 6

Isolamento elétrico 2 3 1 1 4 24

Dimensôes 1 1 1 1 1 1

Fator de redução 2 3 1 2 3 36Utilizar dados do benchmarking David 10/08/2015

Torque do redutor 2 3 1 2 3 36

Aumentar coneficiênte no

projeto Francisco 10/08/2015

Dimensões 2 1 1 1 1 2

Montagem 2 3 1 1 1 6

Montagem do circuito elétrico 1 2 1 1 2 4

Dimensionamento dos componentes 1 2 1 1 2 4

Isolamento elétrico 2 2 1 1 4 16

Isolamento do cabo 2 2 1 1 4 16

Plug com proteção 2 2 1 1 4 16

Dimensionamento do cabo 2 2 1 1 4 16

Dimensionamento do plug 2 2 1 1 4 16

Suportar conjuntos 2 4 1 1 2 16

Fixar conjuntos 2 4 1 1 2 16

Permitir ajustes nos conjuntos 2 4 1 1 2 16

Alimentar e agregar resíduos Entrada e saída de resíduos 2 3 1 1 2 12

Não deslizar facilmente 2 2 3 1 2 24

Resistência a choques e quedas 2 2 3 1 3 36

Garantir estabilidade e resistência do equipamento Francisco 15/08/2015

Ergonomia 2 5 1 1 3 30

Verificar norma regulamentadora

NR-17 para dados de projeto Marcos 10/08/2015

Proteção elétricaIsolamento elétrico 2 5 1 1 4 40

Verificar e utilizar IP64 Marcos 10/08/2015

Dimensões adequadas 2 4 1 1 3 24

Resistência a choques e quedas 2 5 3 1 3 90

Verificar resistência da estrtutura e

fixação dos componentes

internosFrancisco 10/08/2015

Vedação 2 3 1 2 2 24

Calços (Coxim) 2 3 1 1 2 12

Torque nos fixadores 2 3 1 1 2 12

Aparência Geometria/ desenho 2 1 1 1 1 2

Conjunto de força

2

Proteção elétrica

Ligação com rede elétrica

Acionamento elétrico

3

Redução da rotação e aumento de torque

Transformação de energia elétrica em mecânica

Requisitos Específicos

Avaliação da situação atual Ação / Resultados

no.

Permitir rotação do sistema

Conjunto triturador

1

Função

Energizar o motor elétrico

Montagem dos conjuntos

Nome do Produto / Processo: Triturador



Data: 07/06/15 FMEA no. 001/2015 Página no.

Em execução

Manuseio do equipamento

Proteção dos componentes internos

Redução de ruído

Líder do projeto: Marcos Larsen

Cliente: Projeto 001

System FMEA

Transmitir torque

4 Estrutura

Nome do sub-conjunto

CUSTO

DE PRO

JETO =

CUSTO

1 + CU

STO 2

CUSTO

1 - PEÇ

AS COM

PRADAS

Item Descrição Componente Qtd Unidade Preço unitário Preço total Observação1 Motor bifásico 1 cv 1 un R$ 333,40 R$ 220,00 Potência estimada2 Redutor (1 cv) 1 un R$ 350,00 R$ 300,00 Potência estimada3 Chaveta paralela 8 barra R$ 18,00 R$ 144,00 8 x 10 x 500 mm4 Mancal de apoio com rolamento 4 un R$ 24,60 R$ 98,40 PA005 - 25mm5 Parafusos (mancais / motor / redutor) 8 un R$ 0,10 R$ 0,80 6 Porcas (mancais / motor / redutor) 8 un R$ 0,05 R$ 0,40 7 Arruelas lisas (mancais / motor / redutor) 8 un R$ 0,02 R$ 0,16 8 Vibra Stop 4 un R$ 10,00 R$ 40,00 150 kg/peça9 Parafusos (proteção) 40 un R$ 0,40 R$ 16,00

10 Contatoras 2 un R$ 45,00 R$ 90,00 11 Disjuntor bipolar 1 un R$ 15,00 R$ 15,00 32 A12 Botão de comando metálico - 22 mm 2 un R$ 12,90 R$ 25,80 Botão liga giro horário e anti-horário13 Botão de comando metálico - 22 mm 1 un R$ 12,90 R$ 12,90 Botão desliga14 Botão emergência 1 un R$ 16,90 R$ 16,90 15 Cabo flexível 20 metro R$ 0,76 R$ 15,20 2,5 mm16 Terminal cabo 100 un R$ 0,10 R$ 10,00 2,5 mm17 Cabo força 20A 1 un R$ 21,00 R$ 21,00 2 metros - 20 Ampéres18 Painel elétrico 1 un R$ 89,94 R$ 89,94 Caixa de montagem - 200x300x140mm19 Trilho de montagem DIN 0,5 metro R$ 11,10 R$ 5,55 2 metros - 20 Ampéres20 Borne de ligação 12 un R$ 1,32 R$ 15,84 21 Cinta hellerman (organizador de cabos) 1 pacote R$ 3,47 R$ 3,47 2,5x100mm22 Prensa cabos 2 un R$ 2,40 R$ 4,80 23 Tinta verde 1 litro R$ 12,68 R$ 12,68 24 Chave fim de curso 1 um R$ 76,02 R$ 76,02 NA + NF

Item Descrição Qtd Unidade Custo Material Custo total Observação1 Aço para eixo das facas 7,16 Kg R$ 4,40 R$ 31,50 Barra redonda laminada 1.1/2" - 8,95 kg/m2 Aço para facas 50,09 Kg R$ 6,00 R$ 300,51 Barra redonda laminada 6" - 143,10 kg/m3 Aço para espaçadores 12,53 Kg R$ 5,10 R$ 63,89 Barra redonda laminada 3" - 35,79 kg/m4 Aço para engrenagens 28,62 Kg R$ 6,25 R$ 178,88 Barra redonda laminada 6" - 143,10 kg/m5 Aço - Estrutura 1,00 barra R$ 86,00 R$ 86,00 Cantoneira de lados iguais 1/4 x 1.1/2"6 Aço - Suporte de componentes 25,00 Kg R$ 3,85 R$ 96,25 Perfil "U" laminado 3 x 1.1/2"7 Aço galvanizado em chapas 1 un R$ 67,17 R$ 67,17 Chapa 28 (0,43mm) 1.2 x 3.0 m

Item Descrição Qtd Vida X Cav. Custo total do projeto Custo por peça Observação1 0 0 R$ - R$ - 2 0 0 R$ - R$ - 3 0 0 R$ - R$ - 4 0 0 R$ - R$ -

CUSTO

4 - USI

NAGEM

Item Descrição Qtd T. de proc. (h) Custo hora máquina Custo total Observação1 Corte e fresa das facas 20 10,0 R$ 60,00 R$ 600,00 2 Torno e fresa dos eixos 2 2,0 R$ 50,00 R$ 100,00 3 Torneamento espaçadores 20 3,0 R$ 50,00 R$ 150,00 4 Usinagem engrenagens 3 3,0 R$ 60,00 R$ 180,00 5 Corte aço estrutura 1 0,5 R$ 20,00 R$ 10,00 6 Corte aço suporte 1 0,5 R$ 20,00 R$ 10,00 7 0 0,0 R$ - R$ -

Item Descrição Qtd Custo Unitário Custo total Observação1 Macho manual aço rápido 1/4" 1 R$ 54,90 R$ 54,90 2 0 R$ - R$ - 3 0 R$ - R$ - 4 0 R$ - R$ -

Item Descrição Qtd Operador Custo Custo total Observação1 Solda estrutura 1 R$ 40,00 R$ 40,00 2 Montagem painel elétrico 2 R$ 50,00 R$ 100,00 3 Montagem conjuntos 3 R$ 50,00 R$ 150,00 4

CUSTOS

CUSTO 1 R$ 1.234,86 CUSTO 2 R$ 824,19 CUSTO 3 R$ - CUSTO 4 R$ 1.050,00 CUSTO 5 R$ 54,90 CUSTO 6 R$ 290,00 TOTAL R$ 3.453,95

$$$ VAREJISTA R$ 4.490,14 +30% de MargemCONSUMIDOR R$ 6.735,21 +50% de Margem

CUSTO

2 - PEÇ

AS FAB

RICAD

AS

CUSTO

DE FAB

RICAÇÃ

O =

CUSTO

3 + CUS

TO 4 CUS

TO 3 -

DILUIÇ

ÃO DE

FER

RAMENT

AS

CUSTO

DE MO

NTAGEM

=

CUSTO

5 + CU

STO 6

CUSTO

5 - EQU

IP./DIS

P./MON

T.CUS

TO 6 -

MONTA

GEMCUS

TO TOT

AL PRO

DUTO

FMEA Design (2)

Em execução Nome do Produto / Processo: Triturador



Aprovado Data: 07/06/15 FMEA no. 002/2015 Rev.: Original Página no.

Caracterização da Falha Avaliação da situação atual Ação / Resultados

Efeitos da falha (4) (5) (9) (PoxSxPd)

Nome do componente / processo /

operação ou principal função Função Potencial Modo de Falha Potencial Efeito da Falha

Clie

nte

Inte

rno

Potencial Causa da Falha Oco

rrên

cia

(Po)

Sev

erid

ade

(S)

Det

ecçã

o (P

d)

Núm

ero

de P

riorid

ade

de R

isco

(R

PN

.)

Crí

tico

Açã

o R

ecom

enda

da

Res

pons

ável

Prazo Obs

erva

ções

2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Acidente ao manusear X Falhas no corte e usinagem 3 7 5 105Desenho com nota de isenção de rebarbas

David 20/08/2015

Percepção de qualidade ruim X Falha na usinagem 2 1 3 6

Dificuldade ao montar X Falhas no corte e usinagem 1 1 6 6

X Erros de desenho 2 1 7 14

X Falha no corte 2 1 5 10

X Falha na solda 3 1 5 15

Falha na montagem X Erros de desenho 2 1 5 10

Desalinhamento do conjunto montado

X Falhas na montagem 3 1 5 15

Permitir contato com a parte quente do conjunto

Risco de queimaduras ao usuário X Falha no projeto 4 9 8 288Isolar partes quentes

com proteções de acordo com NR12

Marcos 20/08/2015

Risco de acidentes ao usuário X Falha no projeto 3 9 8 216Isolar partes móveis com proteções de acordo com NR12

Marcos 20/08/2015

Ruído X Falha no projeto 3 6 8 144Isolar componentes

internosMarcos 20/08/2015

Risco de choque elétrico X Falha no projeto 2 9 8 144 Isolar partes elétricas Marcos 20/08/2015

Possibilidade de pegar fogo X Falha no projeto 2 9 8 144 Isolar partes elétricas Marcos 20/08/2015

X Falha dos componentes 6 2 10 120Verificar funcionamento em bancada antes da

montagemFrancisco 15/09/2015

X Fiação solta 2 9 8 144Utilizar terminais nos

cabosFrancisco 15/09/2015

Aquecimento excessivo de componentes elétricos

X Dimensionamento inadequado 4 5 6 120Utilizar fator de

segurança maior no dimensionamento

Marcos 15/09/2015

Possibilidade de fogo X Mal contato dos terminais 3 9 8 216Utilizar terminais nos

cabosFrancisco 15/09/2015

Super aquecimento XDiâmetro da fiação e/ou

componentes mal dimensionados1 5 5 25

Possível choque elétrico X Isolamento elétrico 2 9 8 144Isolar componentes e

condutoresFrancisco 15/09/2015

Possibilidade de pegar fogo X Isolamento inadequado 2 9 8 144Isolar componentes e

condutoresFrancisco 15/09/2015

Risco à integridade física do usuário X Isolamento de condutores 3 9 10 270

Isolar condutores na montagem e com

proteções no equipamento

David 15/09/2015

Falta de lubrificação X Produto defeituoso e/ou manutenção 4 3 7 84

Torque excessivo de outros componentes

X Falhas de projeto 2 2 5 20

Vazamento Falha nos retentores X Produto defeituoso 4 2 8 64

Curto circuito

Choque elétrico

RE

DU

TO

R

Reduzir as rotações e aumentar o torque

Aquecimento excessivo

Montagem dificultada / desalinhamento

Furos de fixação incorretos

Proteção

Acesso a partes móveis

Permitir contato com partes elétricas

AC

ION

AM

EN

TO

E

LÉT

RIC

O

Alimentar e controlar o conjunto para o funcionamento

Não alimenta o sistema

Conjunto não funciona

Design FMEA

ES

TR

UT

UR

A

Acomodação dos conjuntos e sustentação do equipamento

Rebarbas

Medidas incorretas

1004

604

2

50

102

9,36

990,48

1004

590,48

250

176

,60

604


Conjunto montado

Projeto: Peso:

96 kg

1:20

Escala:

-Marcos L.

Francisco B.David C.

Projetistas:

-

Material:Acabamento:

A peça deve ser isenta de rebarbas

UNIDADES: mm

70

19,05

70

38,10


Espaçador

Projeto: Peso:

0,60 kg

1:1

Escala:

TorneadoMarcos L.


Projetistas:

NylonMaterial:Acabamento:


UNIDADES: mm

17

14

10

11

3

20

16

24

12

22

13

23

212

19

1

8

18

7

4

6

54

9

15

Nº DO ITEM

Nº DA PEÇA QTD.

1 TCC_Triturador - MESA_FINAL 12 moteur_wfp6-0_7524b3l 13 TCC_Triturador - Mancal_FINAL 44 caixa -1111 15 Botão de Emergencia 1

6 Chave ON_OFF 2

7 SINALEIRO 28 TCC_Triturador - Engrenagem das FACAS_FINAL 29 TCC_Triturador - Chapa para Mancal_FINAL 210 TCC_Triturador - Nylon - espaçador_FINAL 2011 TCC_Triturador - Chapa LATERAL_FINAL 212 Motoredutor 113 TCC_Triturador - Acoplador elástico_FINAL 114 TCC_Triturador - Lâmina de corte_FINAL 2015 TCC_Triturador - EIXO sextavado_FINAL 216 TCC_Triturador - Engrenagem do REDUTOR_FINAL 117 TCC_Triturador - Carenagem Superior_FINAL 118 TCC_Triturador - Funil Inferior_FINAL 119 TCC_Triturador - Apoio para motor_FINAL 420 B18.2.3.3M - Heavy hex screw, M16 x 2.0 x 25 --25N 821 B18.2.3.5M - Hex bolt M10 x 1.5 x 45 --26N 422 B18.2.3.1M - Hex cap screw, M8 x 1.25 x 20 --20N 423 B18.2.4.1M - Hex nut, Style 1, M10 x 1.5, with 16mm WAF --D-N 424 B18.2.4.1M - Hex nut, Style 1, M8 x 1.25 --D-N 4


Vista explodida do conjunto montado

Projeto: Peso:

-

1:50

Escala:

-Marcos L.


Projetistas:

-Material:Acabamento:


UNIDADES: mm

17

14

10

11

3

20

16

24

12

22

13

23

212

19

1

8

18

7

4

6

54

9

15

Nº DO ITEM DESCRITIVO DAS PEÇAS QTD.

1 Base 12 Motor elétrico 13 Mancal 44 Painel elétrico 15 Botão de Emergencia 1

6 Chave ON_OFF 2

7 SINALEIRO 28 Engrenagem das FACAS 29 Chapa para Mancal 210 Espaçador 2011 Chapa LATERAL 2

12 Redutor 113 Acoplador elástico 114 Lâmina de corte 2015 EIXO sextavado 216 Engrenagem do REDUTOR 117 Carenagem Superior 118 Funil Inferior 119 Apoio para motor 420 Parafuso - M16 x 25 821 Porca - M10 422 Parafuso - M8 x 20 423 Porca - M10 424 Porca - M8 4


Lista de material da vista explodida

Projeto: Peso:

-

1:50

Escala:

-Marcos L.


Projetistas:

-Material:Acabamento:


UNIDADES: mm

25

33 38,10

400

4

0 4

0


Eixo

Projeto: Peso:

3,290 kg

1:5

Escala:

-Marcos L.


Projetistas:

aço carbono SAE 1020Material:Acabamento:


UNIDADES: mm

90

105

60

25

31 Dentes

15

30


Engrenagem das facas

Projeto: Peso:

1,081 kg

1:5

Escala:

-Marcos L.


Projetistas:



UNIDADES: mm

50

20

80

95

28 Dentes

15 30


Engrenagem do redutor

Projeto: Peso:

0,854 kg

1:1

Escala:

-Marcos L.


Projetistas:



UNIDADES: mm

100

38,10

9,1

6

R5

R42,54

R42,54

33

19,05


Lâmina de corte

Projeto: Peso:

0,710 kg

1:1

Escala: - retificado com tratamento de

CEMENTAÇÃO

Marcos L.Francisco B.

David C.

Projetistas:

aço laminado 1020Material:Acabamento:


UNIDADES: mm

437,71 2

00,5

0

281,57

75°

437,71

287

,63

25 281,57

131

,48

287,63

200

,50

75°

131,48


Funil Inferior

Projeto: Peso:

0,980 kg

1:10

Escala:

galvanizadaMarcos L.


Projetistas:Chapa Pré zincada - 0,5mm

(PZ) NBR 7013/7008

Material:Acabamento:


UNIDADES: mm

81,9(56,'$'( 78,87, '2 3$5$1È )5$1&,6&2 %(=(55$ '( 9$6&21...

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