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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA

“JÚLIO DE MESQUITA FILHO”

Câmpus de Sorocaba - SP

Nátaly Argozino Amaral

Projeto, desenvolvimento e prototipagem virtual de uma

máquina para preparar suco de verdura

Prof. Dr. Galdenoro Botura JuniorOrientadorProf. Me. Alysson MazoniCo-orientador

Sorocaba - SP

2017

Nátaly Argozino Amaral

Projeto, desenvolvimento e prototipagem virtual de uma

máquina para preparar suco de verdura

Trabalho de graduação apresentada àFaculdade de Engenharia do Câmpus deSorocaba - UNESP como parte dos requi-sitos para obtenção do título de graduadaem Engenharia de Controle e Automação.

Prof. Dr. Galdenoro Botura JuniorOrientadorProf. Me. Alysson MazoniCo-orientador

Sorocaba - SP

2017

Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca da Unesp Instituto de Ciência e Tecnologia – Câmpus de Sorocaba

Amaral, Nátaly Argozino.

Projeto, desenvolvimento e prototipagem virtual de uma máquina para preparar suco de verdura / Nátaly Argozino Amaral, 2017.

45 f.: il.

Orientador: Galdenoro Botura Junior. Coorientador: Alysson Mazoni.

Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho". Instituto de Ciência e Tecnologia (Câmpus de Sorocaba), 2017.

1. Mecanismo alimentício. 2. Suco de Verduras. 3. Automaçãoaplicada a alimentos. I. Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho". Instituto de Ciência e Tecnologia (Câmpus de Sorocaba). II. Título.

À minha família, em especial à minha mãe Eda, minha avó Anunciata e meu tio Laércio por

todo amor, apoio, confiança e incentivo em todos os momentos.

AGRADECIMENTOS

Meus agradecimentos a todos os familiares, amigos, professores e funcionários da UNESP

Sorocaba, que direta ou indiretamente contribuíram para a realização deste trabalho. Em espe-

cial, dedico meus agradecimentos:

• A Deus, por ter me dado força e saúde para chegar até aqui;

• À minha mãe Eda e minha avó Anunciata pelo carinho, apoio e incentivo;

• Ao meu tio Laércio pelo apoio financeiro, confiança e incentivo em todos os momentos;

• Ao Prof. Dr. Galdenoro Botura Junior pelo incentivo, confiança e orientação;

• Ao Prof. Dr. Alisson Mazoni, pelos ensinamentos em toda a graduação, pelo acompa-

nhamento, sugestões e incentivo;

• Aos grandes amigos que fiz durante este período, em especial ao Matheus Alves Arthus,

pelos dias de estudo e apoio neste trabalho de conclusão de curso.

“‘A maioria deles não fazem senão conjecturar,

A conjectura não substitui a verdade.”

Corão 10 36

RESUMO

Neste trabalho buscou-se projetar um mecanismo automatizado de pequeno porte que con-tenha a função de lavar, secar, moer, prensar vegetais e se auto lavar ao final do processo, como objetivo de facilitar a produção caseira de sucos de vegetais.

Para isso, foi utilizada uma estratégia de mecanismo modular, ou seja, que comporta dife-rentes ferramentas, cada qual com sua função, que deve ser encaixada no mecanismo de acordocom a etapa do processo. Tudo isso para garantir que uma máquina de pequeno volume produzao maior volume de suco possível.

A ferramenta foi desenvolvida com a ajuda do software Siemens NX que permite a execuçãode CAD, CAE e CAM, que contribuiu não só com a prototipagem virtual do mecanismo, mastambém com a execução da simulação dinâmica do mecanismo.

Como resultado, obteve-se uma máquina de 600× 270× 270mm, que equivale a apenas7,2% do volume total que possui a soma de mecanismos automáticos disponíveis no mercadoque apresentam as mesmas funcionalidades do projeto apresentado e com uma capacidade deproduzir aproximadamente 1 litro de suco de verdura a cada ciclo completo da operação, quedemorará em média 50 minutos, de acordo com as normas de segurança alimentar estabelecidaspela Secretaria de estado da saúde do Estado de São Paulo.

Palavras-chave: Projeto de mecanismo alimentício. Máquina de suco de Verduras. Automaçãoaplicada a alimentos.

ABSTRACT

The aim of this work was to design an automated small-scale mechanism that has the func-tion of washing, drying, grinding, pressing vegetables and washing itself at the end of the pro-cess, in order to facilitate the home production of vegetable juices.

For this, a strategy of modular mechanism was used, that is, that it contains different tools,each with its own function, that is set up with the mechanism according to the process step.Everything you need to do is ensure that as much juice as possible is produced.

A tool that can be used to support the softwareSiemensNX allows CAD, CAE and CAMto be implemented, which has contributed not only to the virtual prototyping of the mechanismbut also to the execution of the dynamic simulation of the mechanism.

As a result, a 600 Œ 270 Œ 270mm machine was obtained, equivalent to only 7.2% of thetotal volume, which has the sum of automatic mechanisms available on the market that presentthe same functionalities of the presented project and with a capacity to produce approximately1 liter of vegetable juice per full cycle of the operation, which will take about 50 minutes,according to the food safety regulations established by the State Health Department of the Stateof São Paulo

Keywords: Mechanism project. Juice machine. Vegetables. Automation.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Seleção das verduras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Figura 2 Higienização das verduras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Figura 3 Tirando excesso de água das verduras . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Figura 4 Ingredientes para o suco de verdura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Figura 5 Ingredientes para o suco de verdura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Figura 6 Máquina de verdura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Figura 7 Máquina de verdura TECNOCEAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Figura 8 Cesto para lavar frutas e verduras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Figura 9 Centrífuga manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Figura 10 Centrígufa CE350 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Figura 11 Centrífuga Sammic ES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Figura 12 Cesto de secar verduras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Figura 13 Máquina Industrial de triturar e prensar ESF100/70 . . . . . . . . . . 24

Figura 14 Extratora de de Suco à frio ESF-in-HOME . . . . . . . . . . . . . . . 25

Figura 15 Máquina Norwalk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Figura 16 Máquina de verdura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Figura 17 Vista explodida da máquina projetada . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Figura 18 Cesto vazado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Figura 19 Furo da cesta vazada em estrela poligonal regular de 8 pontas . . . . . 32

Figura 20 Eixo que conecta em furo estrela poligonal regular de 8 pontas . . . . 32

Figura 21 Cesto de base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Figura 22 Conjunto de acoplamentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Figura 23 Mecanismo de Trituração e prensa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Figura 24 Vista da tampa aberta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Figura 25 Desenho técnico do cesto vazado utilizado no processo de lavagem e

centrifugação dos alimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Figura 26 Desenho Técnico do cesto de base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Figura 27 Desenho técnico da base do cesto de base utilizado em todas as etapas

do processo de praparo de suco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

Figura 28 Desenho técnico do pino maior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

Figura 29 Desenho técnico da peça de apoio do pino maior . . . . . . . . . . . . 49

Figura 30 Desenhos Técnicos da peça 1 do acoplamento do motor com a máquina

de suco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50


de suco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51


de suco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

Figura 33 Desenho técnico da tampa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Figura 34 Desenho técnico da parte de cima da tampa . . . . . . . . . . . . . . . 54

Figura 35 Desenho técnico da montagem interna da tampa . . . . . . . . . . . . 55

Figura 36 Desenho Técnico da peça entre motor da base e pinos de acoplamento 56

Figura 37 Desenho Técnico da montagem do pino de acoplamento . . . . . . . . 57

Figura 38 Desenho Técnico do mecanismo de triturar e prensar . . . . . . . . . . 58

Figura 39 Desenho técnico da cremalheira . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

|

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO 13

2 Desenvolvimento do Projeto de máquina 15

2.1 Definição das necessidades 16

2.2 Pesquisa de suporte 18

2.2.1 Lavagem 18

2.2.2 Secagem 21

2.2.3 Triturar e prensar 23

3 Projeto Mecânico da Máquina 27

3.1 Objetivo 27

3.2 Especificação de tarefas 27

3.3 Prototipagem Virtual (Concepção e Invenção) 30

4 Discussão 39

5 CONCLUSÕES 42

REFERÊNCIAS 44

APÊNDICE A - Desenho Técnico do Cesto vazado 46

APÊNDICE B - Desenho Técnico Cesto de Base 47

APÊNDICE C - Desenho Técnico da Base do Cesto de Base

50

APÊNDICE D - Desenho Técnico do pino maior

48

APÊNDICE E - Desenho Técnico da peça de apoio do pino maior

49

APÊNDICE F - Desenhos Técnicos das peças do acoplamento do motor com

a máquina de suco 51

APÊNDICE G - Desenho Técnico da tampa 54

APÊNDICE H - Desenho Técnico da montagem interna da tampa

65

APÊNDICE I - Desenho Técnico da peça entre motor da base e pinos de

acoplamento

56

APÊNDICE J - Desenho Técnico da montagem do pino de acoplamento

57

APÊNDICE K - Desenho Técnico do mecanismo de triturar e prensar

58

APÊNDICE L - Desenho Técnico da Cremalheira

59

Anexo A - Datasheet do Rolamento de esferas 61801-2RSR

60

Anexo B - Datasheet Bucha EGB 1015-E40

61

Anexo C - Datasheet Rolamento SKF de esfera 607-Z

63

13

1 INTRODUÇÃO

O homem cria e criará sempre novos métodos para facilitar e melhorar seu trabalho. Foi

assim que ele dominou a natureza e se tornou uma das espécies mais bem sucedidas. Hoje

em dia o seu desenvolvimento tecnológico chegou a níveis imensos, e muito há para se fazer.

Quanto mais o homem facilitar os trabalhos que demandem muito tempo, mais tempo sobrará

para investirem em atividades de cunho superior.

A tecnologia tem se integrado em todos os campos da vida do ser humano e não poderia

ser diferente no caso da culinária. Uma casa bem equipada pode contar com máquinas que

preparam algumas comidas, que cortam os ingredientes, e existem até robôs chefe de cozinha.

No campo dos sucos, há máquinas automatizadas para fazer suco de laranja, mas o que mais se

encontra a nível domiciliar são os processadores e centrífugas de alimentos que facilitam a vida

daqueles que decidem ter uma maior diversidade nutricional em seu cardápio.

Cabe aos engenheiros a criação de soluções para o dia a dia do homem, e sendo o homem

um conjunto de múltiplos interesses, a cada dia novos produtos são criados, e mais personali-

zado ficarão estas criações, já que o conhecimento técnico tende a se tornar mais disponível,

com o aumento da renda econômica de todo o globo que permite que juntamente com este

avanço, os conhecimentos humanos cheguem a mais pessoas, e assim sendo, espera-se mais

inovações em áreas diferentes, e o futuro destas criações dependerão da sua pertinência.

No passado, havia um considerável intervalo de tempo entre o surgimento dealgo até então completamente desconhecido e sua popularização no uso cotidi-ano. Algumas vezes, passavam-se vários séculos até que uma inovação se tor-nasse amplamente aceita por todos ? ao menos dentro da órbita da civilizaçãoocidental. Pense na lenta popularização do uso de garfos, sabonetes, lenços,papeis higiênicos e inúmeras outras variedades de coisas. Séculos se passaramaté que o garfo deixasse de ser um utensílio utilizado apenas por homens efe-minados e se transformasse em um instrumento de uso universal. Antes vistomeramente como um brinquedo de ricos ociosos, o automóvel levou mais de20 anos para se tornar um meio de transporte utilizado universalmente. Já asmeias de nylon, ao menos nos EUA, se transformaram em artigo de uso diáriode todas as mulheres em pouco mais de dois ou três anos após sua invenção. Epraticamente não houve nenhum período de tempo em que o usufruto de ino-vações como a televisão ou produtos da indústria de comida congelada fosserestrito a uma pequena minoria.(MISES, 1950)

Atualmente há uma tendência no Brasil cada vez mais forte por produtos naturais que pro-

1 INTRODUÇÃO 14

porcionem bem estar, beleza e saúde. Outro fator importante é que a globalização proporciona

a melhor distribuição de informação pelo globo, o que gera novas demandas por produtos exis-

tentes em outros lugares.

Em relação aos novos produtos aliados com bem estar e saúde, tem ficado cada vez mais po-

pular os tratamentos alternativos para a saúde, o que tem gerado mais pesquisas médicas em re-

lação a sua eficácia. Assim começou a acupuntura e homeopatia, que com o tempo ganhou cre-

dibilidade no meio acadêmico devido aos estudos que demonstraram sua efetividade.(STIVAL

et al., 2014) (DEGANELLO et al., 2016)

Uma nova tendência tem sido as terapias alimentares, com o crescimento de estudos da

nutrologia. Na linha alternativa encontra-se como principal vertente de tratamento alimentar a

ayurveda e a dietoterapia chinesa ou macrobiótico que são as mais conhecidas.

Algo que vem ganhando repercussão na mídia em relação a bons hábitos alimentares é a

ingestão de suco verde. Pode-se encontrar extenso material que sugere receitas e benefícios.

A maioria dos materiais não têm bases científicas sólidas, fundadas em pesquisas, no entanto,

há um tipo de terapia criada pelo físico Marx Gerson (1881-1959) chamada de Terapia Gerson

(GERSON, 1978) que vem ganhando cada dia mais adeptos, principalmente pessoas com pro-

blemas graves de saúde que dentre as bases de seu tratamento está a ingestão de suco verde,

em altas doses e com receitas específicas, que pouco agradam o paladar das pessoas. Em geral

nesta terapia deve-se tomar em média de 10 a 13 copos de suco por dia, o que exige quase 9 kg

de verduras e frutas diárias.

É um imenso desafio lavar e fazer o suco com tal quantidade de verduras. Outras terapias,

como na chinesa também há o uso de sucos de verduras e frutas e que vem demonstrando grande

efeitos na saúde dos seus pacientes.

O presente trabalho tem como objetivo apresentar um projeto que permita facilitar o pro-

cesso tanto de lavagem de uma grande quantidade de verdura, como a de moagem e prensagem

do composto para fazer suco de verdura, seguindo especificações e orientações de métodos que

não agridem e danificam as estruturas nutricionais do suco.

Objetiva-se criar um produto nacional, que possa ser tão robusto quanto os internacionais e

apresentar soluções não existentes para o mercado de lavagem de verdura de médio a pequeno

porte, que inicialmente visa à uma aplicação específica, mas que pode ser expandido para outros

mercados e aplicações.

15

2 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO DE MÁQUINA

Projetos de engenharia consistem no desenvolvimento de sistemas que oferecem um modo

eficaz, com segurança e confiabilidade de executar uma certa tarefa.

No presente trabalho buscou-se projetar uma máquina com diversas funcionalidades, a de

lavar, centrifugar, triturar e prensar verduras. Para tal, foi necessário criar os movimentos do

mecanismo e estudar suas forças, determinar dimensões, as formas e materiais usados para cada

parte do mecanismo de acordo com suas tensões e propriedades. Após tais definições fazer os

estudos estáticos e dinâmicos e estudar o processo de manufatura das peças, para a viabilidade

do projeto.

Para que as análises fossem feitas de modo seguro e detalhado, usou-se o programa NX para

modelagem das peças, simulação da dinâmica das peças, análise estrutural das forças, tensão e

deflexão, momentos, torques e dinâmica vibracional do sistema.

Por tratar da síntese total de um projeto extenso que envolveu-se vários fatores, optou-

se por seguir a metodologia de projeto disponível no livro “Projeto de Máquinas“ do Norton

(NORTON, 2013), como segue descrito abaixo:

Metodologia de projeto de máquinas:

1. Identificação da necessidade: exposição superficial do problema

2. Pesquisa de suporte: definição e compreensão completa do problema

3. Objetivo: estabelecer o objetivo de forma mais realista

4. Especificação de tarefas: fecha o problema e limita seu alcance

5. Síntese (concepção e invenção): busca por tantas alternativas quanto possíveis, sem con-

siderar valor ou qualidade

6. Análise:aceita, rejeita ou modifica as idéias da etapa anterior

7. Seleção: a solução mais promissora é selecionada

8. Projeto detalhado: desenhos técnicos feito, fornecedores encontrados e todas as especifi-

cações são feitas

2.1 Definição das necessidades 16

9. Protótipo de Teste: construção real feita

10. Produção: Produção feita em quantidade

As etapas 9 e 10 não foram realizadas, devido a delonga destas etapas e do alto custo de

construção das peças projetadas.

Seguiu-se esta metodologia de forma paralela para o projeto mecânico e para o projeto

eletrônico.

2.1 Definição das necessidades

O método de fazer o suco manualmente consiste em primeiramente escolher as verduras

que serão usadas. Considerando-se a obtenção de 1 litro à 1,5 litros de suco, deve-se separar em

média 2 kg de verduras.

Figura 1 - Seleção das verduras

Fonte: Acervo pessoal

As verduras são cortadas e selecionadas, fazendo assim uma primeira lavagem superficial

para tirar partes que estejam estragando e grandes pedaços de terras ou de algum animal.

Em um balde de 20 litros adiciona-se 300 ml de vinagre para que os vermes e bactérias se

desprendam das verduras. Outra opção seria o de utilizar cloro para sanitização das verduras.

2.1 busca por tantas alternativas quanto possíveis, sem considerar valor ou qualidade 17

Figura 2 - Higienização das verduras


Após 30 minutos de molho neste meio sanitizador, deve-se enxaguar bem as verduras para

garantir que não fiquem nem vermes, insetos e bactérias na verdura, e nem vinagre ou cloro.

O próximo passo é garantir que as folhas estejam secas. Ele poderia ser feito através de

uma centrífuga manual caseira, mas devido a falta deste equipamento, ele foi feito através da

prensagem na mão de todas as folhas.

Figura 3 - Tirando excesso de água das verduras


Após ter as folhas limpas e secas, adiciona-se um copo de suco de melancia para que tenha

um líquido inicial que permita que o liquidificador bata as folhas. O suco de melancia deve ser

feito sem adição de água ou açúcar, e no seu lugar pode ser usado outras bases, como água de

coco, suco de melão, suco de pepino como usa-se comumente na terapia Gerson.

Devido a grande quantidade de verduras, o liquidificador chegará a um limite de capacidade

de bater as folhas. Deve-se então pegar a pasta formada neste processo e coá-lo. Usa-se um

tecido voil por ser bem fino, o que permite que a maior parte das fibras fiquem contidos nesse

tecido, deixando passar um suco bem fino e leve.

Esse suco coado será usado para bater o restante das verduras, desta forma o único líquido

2.2 Pesquisa de suporte 18

Figura 4 - Ingredientes para o suco de verdura


Figura 5 - Ingredientes para o suco de verdura


que foi adicionado no processo foi o copo de suco de melancia, que somado a água das verduras

batidas e coadas manualmente , deverá render por volta de 1 litro e meio de suco verde.

O projeto consiste portanto em automatizar as seguintes etapas:

2.2 Pesquisa de suporte

Pesquisou-se soluções disponíveis no mercado para a produção de suco verde.

Embora o objetivo neste projeto seja da construção de uma máquina de pequeno a mé-

dio porte, nesta pesquisa de suporte procurou-se encontrar quais as soluções empregadas pras

máquinas de grande porte também.

2.2.1 Lavagem

(a) Produtos de grande porte para lavagem

2.2 Definição e compreensão completa do problema 19

• Nilma, uma empresa Italiana oferece diversas máquinas e sistemas para a indústria

alimentícia. Na categoria de lavagem de legumes, há diversos modelos de máquinas,

como TURBOIDREX com capacidade de 4 kg de folha por ciclo e 1 metro de com-

primento, TURBOVER com capacidade de 4 kg de folhas por ciclo com lavagem de

2 a 3 minutos e meio metro de comprimento, ATIR I,II e II com capacidade de 16

kg de folhas por ciclo e 1,5 metros de comprimento, ATIRMATIC com capacidade

de 400 kg de folhas por ciclo e 3 metros de comprimento.

Devido à aplicação do presente projeto, selecionou-se o mecanismo da máquina

TURBOVER por esta apresentar uma capacidade consistente com o requerido por

ter o menor volume dentre todas as outras opções, com 550x550x910(h) mm. A

TURBOVER efetua a lavagem em três minutos, pode habilmente lavar até 4 kg de

alface ou outras verduras e até 15 kg de vegetais pesados, frutas, peixe, ou carne.

Lava sujeira, produtos químicos e larvas com água turbulenta e com ajuste de in-

tensidade. Mesmo as menores impurezas são removidas através de aberturas exis-

tentes nos lados e na base do tambor. Pode além disso, ser usado para descongelar

alimentos, e não há necessidade de instalação específica , podendo ser facilmente

posicionada em qualquer cozinha. Ideal para restaurantes e hotéis.

Especificações:

– Máquina inteiramente feito de aço inoxidável de 18/10;

– Tambor de lavagem facilmente removível para as operações de limpeza;

– Fornecido com dispositivo de regulação de velocidade , de acordo com a deli-

cadeza do produto que está sendo tratado;

– Bomba acionada pelo motor com potência de 0.375 kW;

– Placa de controle de baixa tensão equipado com : botão On / Off empurrão,

lavagem e comandos de drenagem;

– Máquina fornecido com pés de apoio e cabos eléctricos;

– Fabricado de acordo com as seguintes normas: EN 60 335-1 e EN 60 335-2-64

, com Cemark;

– Preço com frete e adicionais é de 4336 euros.

Observação: Esta máquina não possui centrífuga junto, para secar os vegetais após

sua lavagem.

• TECNOCEAM, empresa Italiana.

Possui a lavadora de vegetais mini, que é adaptada para verduras em folhas ou para

vegetais inteiros ou cortados. Lavagem com ação delicada realizado mediante água


Figura 6 - Máquina de verdura Turbover

Fonte: (NILMA, 2017)

e sob pressão com efeito de borbulhagem.

Máquina constituída por:

– Tanque de lavagem semi-cilíndrico ou tronco-cônico (diferentes modelos estão

disponíveis conforme o cumprimento do tanque);

– Válvula de fundo pneumático temporizada para despejar areia e outras impu-

rezas. Extração do produto com esteira perfurada, seção de borbulhagem com

tubos perfurados alimentados por um soprador elétrico.Tambor perfurado gira-

tório para eliminação dos insetos (lesmas e moscas) e para a determinação do

tempo de permanência. Filtração da água com nastro, construção em aço inox.

Quadro elétrico com conexões aos motores;

– Cumprimento: mínimo 3000 mm e capacidade produtiva: 300 -3000 kg/h (con-

forme o produto e o modelo);

Figura 7 - Máquina de verdura TECNOCEAM

Fonte: (TECNOCEAM, 2017)

(b) Produtos de pequeno porte para lavagem


No âmbito domiciliar, não há máquinas específicas para higienização de verduras, o que

há são utensílios de cozinha que auxilie no processo de limpeza dos alimentos.

O processo é manual, em que coloca-se as verduras num cesto para deixá-las de molho

e depois lavar em água corrente, como por exemplo no cesto inox abaixo que custa em

média 120 reais.

Figura 8 - Cesto para lavar frutas e verduras

Fonte: americanas.com.br

2.2.2 Secagem

(a) Produtos de grande porte para Secagem

Solução industrial para a secagem das verduras consiste em centrífugas de maior capaci-

dade em volume.

• Marfinete, uma empresa brasileira oferece opção de uma centrífuga manual de capa-

cidade de 22 litros. Encontrou-se produto semelhante em uma indústria espanhola,

TuHosteleria que há opção de 12 litros (110 Euros) e 25 litros (120 Euros), não foi

consultado o valor de frete para o Brasil.

Figura 9 - Centrífuga manual

Fonte: marfiniteipiranga.com.br


• Incalfer oferece o opção de centrífuga automática CE350 que apresenta cesto móvel

construído em aço inoxidável perfurado, para carga e descarga do produto, possui

controle de velocidade variável, freio eletrônico, temporizador e alarme sonoro que

indica quando finalizou o ciclo da centrifugação do produto.Desenvolvida com sis-

tema interno de amortecedor dinâmico, que centraliza o cesto durante o processo de

centrifugação, reduz as vibrações que danificam o equipamento.

– Painel de comando com inversor de frequência para variar a velocidade;

– Motor de 1,0 CV;

– Preço: R$17.900,00 + cesto plástico R$380,00 + Frete e imposto.

Figura 10 - Centrígufa CE350

Fonte: (INCALFER, 2017)

• Sammic, marca portuguesa, oferece opção de máquina centrífuga ES de capacidade

de 6 kg de operação, com produção de até 300 kg/h. Preço de $2700 mais impostos

e frete.

Características técnicas:

– Apresentam alta velocidade (900 r.p.m.).

– Incorporam um motor trifásico alimentado por um regulador eletrônico de grande

fiabilidade. Graças a isso, os escorredores são ligadas à corrente mediante to-

mada monofásica.

– Com corpo e cesto escorredor de aço inoxidável de grande qualidade, contam

com tampa elevável altamente resistente equipada com amortecedor e sistema

de segurança.

– O quadro de comandos é eletrônico, de uso muito intuitivo e oferece um de-

sempenho avançado, incluindo a seleção de ciclos.


– Apresenta sistema Vibration Control System, que controla automaticamente a

distribuição da carga antes do início do ciclo, melhorando a durabilidade da

máquina.

– Tem motor travão que possibilita que as paradas sejam suaves, ainda que rápi-

das.

Figura 11 - Centrífuga Sammic ES

Fonte: (SAMMIC, 2017)

(b) Produtos de pequeno porte para Secagem

• Secador de Salada e Verduras Centrífuga Manual

Produzido para secar salada e centrifugar legumes. Possui dimensões do cesto in-

terno 22,2 x 11cm (Altura x Diâmetro), um tamanho pouco prático para aplicação

na preparação de suco de verdura por ser muito pequeno. Preço varia desde 30 reais

até R$200.

Figura 12 - Cesto de secar verduras

Fonte: americanas.com.br

2.2.3 Triturar e prensar

(a) Produtos de grande porte para Triturar e prensar o suco

• NOGAP, empresa brasileira situada em São José do Rio Preto, são pioneiros em

desenvolvimento de equipamentos de fazer suco prensado a frio.


O processo consiste em colocar as frutas e verduras no tubo da frente da máquina, a

máquina moerá o composto e a colocará em uma sacola feita de tecido resistente e

fino, e após comando, prensará essa sacola que contém as verduras e frutas moídas.

Especificações:

– Potência triturador:2 CV

– Potência da unidade hidráulica:90 BAR

– Capacidade hidráulica de prensagem:1 cilindros de 12 T

– Velocidade de trituração:3500 RPM

– Voltagem:Monofásica/Trifásica

– CONSUMO:ESF70= 2kw/h

– Medidas: Altura:1670 mm, Largura:770 mm, Comprimento:760 mm,Vão de

prensagem:130 mm e Placas de prensagem:450 x 450 mm

– Peso:235 kg

– Preço R$39.700,00 + R$700,00 de frete

Figura 13 - Máquina Industrial de triturar e prensar ESF100/70

Fonte: (NOGAP, 2017)

(b) Produtos de pequeno porte para Triturar e prensar o suco

• NOGAP, desenvolveu também um modelo mais portátil de prensa de suco a frio.

Através de um sistema de lâminas, os alimentos já lavados e podendo estar com cas-

cas, entram por um funil e são triturados por lâminas com até 3000 RPM. A massa

obtida é depositada em elemento filtrante, mini BAG, para ser prensado. A forma

de prensagem é por alavanca manual, onde se extrai totalmente o suco dessa massa


triturada. Devido à quantidade de produto, o esforço é mínimo nessa extração. O

suco obtido vai diretamente para uma saída, onde irá posicionar um copo ou a gar-

rafa. Dessa forma, obtêm-se totalmente as propriedades e vitaminas dos alimentos

utilizados, com um suco sem conservantes, sem adição de açúcar e sem o processo

de pasteurização ( que eliminaria boa parte dessas propriedades ). A produção pode

ser de 20 à 25 litros/hora ( até 70 copos), total aproximado de 250 copos/dia, o

que é ideal para sua produção: quantidade que atende boa parte dos clientes em um

período pequeno.

– O corpo do equipamento é totalmente em aço inox 304, sem partes plásticas

que quebram, dando maior robustez, durabilidade e facilitando a limpeza.

– A voltagem é própria para residências: 110 ou 220V. altura 700mm×largura600mm×comprimento600mm.

– Peso 33 kg.

– Investimento: De R$8.700,00 à prazo e R$8.100,00 à vista.

Figura 14 - Extratora de de Suco à frio ESF-in-HOME

Fonte: Processo de Patente NOGAP 2015/07

• Norwalk é a marca de maior credibilidade em termos de moagem e prensa a frio dos

EUA. Há diversas outras marcas com produtos similares como Twin-gear, Single-

Auger, Welles Press e Health Stream.

– Preço nos EUA $2.495,00, no Brasil com os impostos e frete sai por $4.100,00.

– Tamanho: 38.1 cm x 38.1 cm x 43.18 cm

– Peso: 25.63 kg

– Motor de 0.5 C.V.

– Velocidade de trituração de 3450 RPM.

Seu funcionamento não é ao todo automático, coloca-se a verdura, legumes ou frutas

para triturar, e deve-se colocar no tubo inferior um saco de poliéster, que armaze-


nará o composto moído, e após certa quantidade, manualmente esse tecido deve ser

retirado, dobrado e colocado no espaço direito da máquina, local que a polpa será

prensada por pressão mecânica.

Figura 15 - Máquina Norwalk

Fonte: (NORWALKJUICERS, 2017)

27

3 PROJETO MECÂNICO DA MÁQUINA

3.1 Objetivo

Após o levantamento de produtos disponíveis no mercado, foi possível definir o objetivo do

trabalho:

• Criar produto nacional, que possa ser tão robusto quanto os internacionais;

• Ser inovador, apresentando uma solução não disponível no mercado, que seja compacta,

ao mesmo tempo que tenha as funções de lavar verduras, tritura-las e prensá-las;

• Seguir as normas de higiene nacional.

• Projeto concebido sob a forma de eletrodoméstico, no seu modo compacto e usual, mas

também industrial, devido a sua robustez e durabilidade.

3.2 Especificação de tarefas

Considerações levantadas para início do projeto mecânico:

(a) Lavagem das verduras

Procedimento de lavagem deve ter um fluxo de água turbulento o suficiente para criar as

condições necessárias de atrito nas folhas que permitam que as impurezas sejam removi-

das.

Esse fluxo poderá ser criado pelo movimento horário e anti horário do cesto de verduras,

como também por um jato d’água de uma pequena bomba de água.

Pelo Regulamento Técnico de Boas Práticas para Estabelecimentos Comerciais de Ali-

mentos e para Serviços de Alimentação do Centro de Vigilância Sanitária, da Coorde-

nadoria de Controle de Doenças, da Secretaria de Estado da Saúde de São Paulo, higi-

enização é a operação de limpeza, que significa a remoção de substâncias minerais ou

orgânicas indesejáveis, e desinfecção que é a operação que reduz o número de microrga-

nismos patogênicos ou não, por meio de métodos físicos e ou químicos.

Pelo Artigo 39:

3.2 Estabelecer o Objetivo de forma mais realista 28

“A higienização de hortifrutícolas deve ser feita em local apropriado,com água potável e produtos desinfetantes para uso em alimentos, regu-larizados na ANVISA, e deve atender às instruções recomendadas pelofabricante. A higienização compreende a remoção mecânica de partesdeterioradas e de sujidades sob água corrente potável, seguida de desin-fecção por imersão em solução desinfetante. Quando esta for realizadacom solução clorada, os hortifrutícolas devem permanecer imersos porquinze a trinta minutos, seguidos de enxágue final com água potável.Recomendações de diluição para a solução clorada desinfetante: I - dezmililitros ou uma colher de sopa rasa de hipoclorito de sódio na con-centração de dois a dois vírgula cinco por cento, diluída em um litrode água potável; II - vinte mililitros ou duas colheres de sopa rasas dehipoclorito de sódio na concentração de um por cento, diluídas em umlitro de água potável.“ (DOENÇAS, 2009)

Portanto seguindo as recomendações sanitárias do estado de São Paulo, no projeto, pri-

meiro será feito uma limpeza mecânica, com circulação de água e borbulhamento para

remoção das sujeiras maiores, depois essa água será drenada, e uma nova água será adi-

cionada juntamente com o produto desinfetante, ficando de molho entre 15 minutos e

30 minutos para higienização química, e depois deste período, drenada e mais uma vez

passará pelo processo mecânico de lavagem para retirar o produto químico e demais im-

purezas que ainda possar estar nos vegetais.

O cesto deverá ser encaixável no eixo de rotação do motor. Um ponto fundamental neste

projeto mecânico é criar um mecanismo encaixável para que seja possível reduzir o vo-

lume da máquina, fazendo todos os processos em um mesmo espaço. Deve-se buscar uma

vedação completa entre as peças, e que não seja muito difícil de lavar.

Após o último esvaziamento da água no procedimento de lavagem das verduras, a má-

quina entrará no processo de centrifugação.

Ponto importante ainda na lavagem é calcular a força necessária para girar o cesto que

será usado, para escolha de um motor que supra as necessidades mecânicas do projeto.

(b) Centrifugação de verduras

Após esvaziar a água do compartimento, o motor irá girar o cesto em altas velocidades,

cerca de 900 rpm, para que a água escorra das verduras. Deve haver algum mecanismo

de amortecimento e de realinhamento do cesto devido às vibrações causadas pelo giro em

alta velocidade.

(c) Trituração

O processo de trituração não deverá aquecer o motor para que não aqueça as verduras

do sistema, evitando assim a oxidação e diminuição de enzimas ativas do suco. Poderá

3.2 Estabelecer o Objetivo de forma mais realista 29

ser feito tanto por lâminas, trituradores de rolos (item a), moinho de martelo (item b),

moinho de disco (item c e d) , moinho de rebolo(Figura 1e), moinho de tombamento

(item f), como na figura abaixo:

Figura 16 - Métodos de fragmentação de sólidos

Fonte: (ORTEGA-RIVAS; JULIANO; YAN, 2006)

(d) Prensa

A prensa deve ser capaz de extrair todo o suco do bolo de verduras moído. Considerando-

se que existe uma necessidade de economia de volume, a melhor opção neste caso seria

uma prensa mecânica, adicionando um segundo motor no projeto, responsável pela força

mecânica da prensa. A prensa poderá ter seu posicionamento tanto horizontal quanto

vertical. para que o suco seja coado no processo de prensa, poderá ser utilizado sacos de

tecido, como o voil ou filtros de tela inox, impedindo que pedaços notáveis de fibra saiam

no suco final.

(e) Armazenamento do suco

Assim que o suco é prensado, deve haver um compartimento na máquina para que o suco

fique depositado. Neste momento, pensou-se na possibilidade de haver um método de

refrigeração desse suco, como placas de peltier, para que ele saia um pouco mais gelado

3.3 Prototipagem Virtual (Concepção e Invenção) 30

que a temperatura ambiente.

3.3 Prototipagem Virtual (Concepção e Invenção)

Figura 17 - Vista explodida da máquina projetada sem carcaça e sem tampa


O projeto mecânico consta de:

• Tampa

• 1 cremalheira

• Balde de base com seus devidos encaixes

• 1 pino de encaixe do mecanismo

• 3 anéis de vedação

• 1 rolamento SKF 607-Z

• 1 rolamento Ina-Fag 618012RSR


• 1 Bucha Ina-Fag EGB1015-E40

• 1 sistema de acoplamento do motor

• 2 motores

• 1 mecanismo de moer e prensar

1. Cesto vazado

Projetou-se o cesto com 300mm de altura e base com diâmetro de 240 mm. Isso corres-

ponde a um balde com capacidade volumétrica de 13,6 litros. Neste tamanho de balde

estima-se que seja possível lavar cerca de 1 kg de verdura. Desenho técnico encontra-se

no Apêndice A.

Figura 18 - Cesto vazado


O cesto vazado terá a função de armazenar a verdura, e fazer o movimento rotacional

horário e anti-horário com o intuito de criar uma turbulência do sistema, que permitirá

que as impurezas se separem da verdura. Apresenta rasgos em toda sua extensão, para

que as impurezas possam sair por estes espaçamentos e acumular na base externa ao

balde. Após a operação de lavagem, a água será drenada e essa cesta entrará no regime de

centrifugação, em que um motor será acionado e permitirá uma rotação da cesta em uma

velocidade de 900 rpm, fazendo com que o excesso de água seja removido das verduras.

Sua fabricação será feita em uma chapa de aço inox, em que os rasgos serão cortados, e

posteriormente essa folha terá seus lados soldados, assim como o fundo do cesto.


No centro da base do cesto, optou-se por um furo com formato de uma estrela poligonal

regular para que se encaixe no eixo de base do mecanismo por ser uma solução simples,

utilizada na marca de liquidificadores Oster.

Figura 19 - Furo da cesta vazada


Figura 20 - Eixo de conexão com cesta vazada


Considerando a aplicação do cesto, este eixo será a mais propenso a ter falhas e desgastes,

por ser a região que transmitirá os movimentos. Por esse motivo, fez-se necessário a

análise estrutural (BUDYNAS; NISBETT, 2009) do eixo na operação da lavagem das

verduras, em que o ele irá movimentar o cesto, imerso em água, de forma alternada, no

sentido horário e anti-horário.

Para isso calculou-se a tensão de torção do giro do motor na seção de acoplamento entre

eixo e cesto:

τ =TJ

ρ (1)


Sendo T o momento torsor total sobre a seção, J o segundo momento polar de área e ρ o

raio. Para uma seção retangular maciça:

J =bh(b2 +h2)

12(2)

Segundo Norton (NORTON, 2013) o raio equivalente de eixo não circular é Re =

√0,95A

π.

Para o cálculo do torque, considerou-se como o pior caso, o momento de inversão da

rotação da máquina, dessa forma o torque máximo será o torque do motor mais o torque

de inércia do conteúdo da máquina. Sendo H a potência em watt, e n a velocidade em

revolução por minuto :

TMotor = 9,55Hmotor

ntambor(3)

TInrcia = FCentr ·RTambor = m(

2πn60

)2

RTambor ·RTambor (4)

TTotal = TInrcia +TMotor (5)

Sendo a potência do motor de 1,2hp, que equivale a 900 watts, uma rotação na lavagem de

30 rpm, uma massa de aproximadamente 17 kg no caso do balde completamente cheio,

um raio do tambor de 120mm, b = 11mm e h = 52,6mm tem-se Ttotal = 286,5N ·m e

τ = 30MPa.

Aplicando a Tensão da energia de distorção de materiais dúcteis para análise de falhas

temos:

σ′ =

1√2

[(σx−σy)

2 +(σy−σz)2 +(σz−σx)

2 +6(τ

2xy + τ

2yz + τ

2zx)] 1

2 (6)

Considerando-se que o caso do projeto é de cisalhamento puro, σy = σz = σx = 0

σ′ =√

3τ (7)

Teremos que σ ′ = 52MPa, que é menor que 50% da tensão de escoamento do aço inox

(240MPa), tendo assim a peça uma vida infinita, o que nos poupa de análise estrutural

computacional.

2. Cesto de Base


O projeto da cesta de base tem uma altura de 320mm e diâmetro de 260mm, o que equi-

vale a um cesto de 17 litros. Considerando uma vazão média de torneira como 8 l/min

(PERSONA1; MANDELLI, 2012), o cesto levará aproximadamente 2 minutos para en-

cher. Desenho técnico encontra-se no Apêndice B

Este cesto servirá de base para o mecanismo. A rosca de sua base inferior ficará conectado

a peça que funcionará como uma carcaça superior do motor.

No topo superior do cesto, ficará rosqueado a tampa.

Nesta peça terão três bicos de mangueira 38′′, para conectar em uma delas a válvula sole-

noidal de entrada de água, e nas outras duas as mangueiras conectadas à bomba de água.

Uma rosca externa de 34′′

válvulas de saída, além de uma cavidade ao longo da altura do

cesto, onde ficarão os sensores de nível de água.

Figura 21 - Cesto de base


3. Conjunto de acoplamentos

Abaixo das cestas ficará um conjunto de peças, como na figura 22:


Figura 22 - Vista explodida do conjunto de acoplamentos


O item 1 corresponde à peça em que estará apoiado o eixo de rotação do motor. O desenho

técnico desta peça está disponível no apêndice ??. Esta peça não entrará em contato com

o suco, portanto pode ser confeccionada com um material mais barato.

O item 2 corresponde ao conjunto de peças de conexão do motor com as peças da má-

quina. Estas podem ser encontradas no apêndice ??. Estas peças serão compradas.

O item 3 é a peça em que ficará rosqueada no cesto de base, disponível no apêndice ??.

Também é uma peça disponível no mercado, que será comprada.

O item 4 é formado pela Bucha Ina-Fag EGB1015-E40 (Anexo ??), rolamento Ina-Fag

618012RSR (Anexo ??), o pino que será o acoplamento tanto do cesto para lavagem e

centrífuga, tanto para o dispositivo de triturar e prensar as verduras, este pino foi apeli-

dado de Pino Maior (apêndice ?? ), e seu apoio foi apelidado de Sol (apêndice ??). A

montagem deste item está disponível no apêndice ??.

O item 5 corresponde ao anel de vedação, com 65mm de diâmetro externo e 50mm de

diâmetro interno, feito de silicone e disponível no mercado.

4. Mecanismo de triturar e prensar


A solução mais inovadora do projeto foi o mecanismo de trituração e prensa. Após a

lavagem e centrifugação das verduras, a máquina emitirá um aviso sonoro e visual, e

o usuário deverá fazer a troca dos dispositivos, tirando a cesta vazada da máquina, e

conectando este mecanismo da figura 23. Sua base tem o mesmo formato da cesta vazada,

furo em estrela poligonal regular de oito lados. Na base deste mecanismo ficarão soldados

5 lâminas, que serão responsáveis pela trituração da verdura e 3 cilindros compridos fixos.

Apoiado sobre essa peça está um cone, este que será responsável pela prensa da verdura,

e no centro encontra-se um eixo rosqueado que apresenta um furo no meio e uma altura

tal que parte do eixo adentrará a tampa da máquina.

Figura 23 - Mecanismo de Trituração e prensa


Quando a máquina estiver no modo de trituração, o eixo rosqueado estará livre, e todo o

mecanismo estará girando. No modo prensa, um mecanismo de cremalheira da tampa será

acionada, e esse mecanismo irá travar o eixo rosqueado. Com o eixo rosqueado travado

e o cone girando juntamente com o mecanismo com as lâminas e cilindro, fará com que

o cone faça um movimento de ascensão linear pela rosca do eixo. Este movimento será

responsável pela prensa da verdura que já estará triturada. Desenhos técnicos disponível

no apêndice ??.

Para os cálculos da trituração, supôs-se no movimento de rotação do mecanismo, as ten-

sões se condensarão nos cilindros mais externos do cone, e que eles estarão submetidos

à flexão pura, e que estão posicionados de forma perfeitamente simétrica e balanceados.

Desta forma têm-se:


σx =−MyI

(8)

Sendo M o momento fletor, y a distância a parir do áxis neutral e I o momento de inércia

da área do objeto no sentido perpendicular ao eixo neutro. Para o cilindro, tem-se:

I =πd4

32(9)

M = F ·b (10)

Sendoba distância em que a força é aplicada, b =hTambor

2.

F =mω2RTambor

den(11)

Substituindo 9, 10, 11 em 8 tem-se:

σx =8mω2RTamborhTambor

πd3 (12)

Pela teoria de falhas, para uma vida infinita tem-se:

σx ≤ 0,5Sy (13)

Substituindo 12 em 13:

d ≥ 3

√16mω2RTamborhTambor

πSy(14)

Considerando uma massa de verduras de 1,5kg, velocidade angular de 105 rads (1000rpm),

raio do tambor de 0,12m, altura do tambor de 0,32m e Sy do aço inox 240MPa, teremos

a necessidade de um diâmetro de 23,8mm, considerando apenas um cilindro. Dividindo

por 3, teremos um valor mínimo de 7,9mm de diâmetro por cilindro. Portanto percebe-se

que os cilindros do mecanismo terá vida infinita, para a aplicação de trituração, uma vez

que cada cilindro tem 12mm.

Para a função da prensa, haverá um cisalhamento desenvolvido pela torção do mecanismo.

Para este caso será utilizado as equações 1, 2 e 3.

Considerando-se o mesmo motor de 700watts, raio de 0,006m e velocidade de prensa

de 300 rpm, teremos τ = 67,7MPa. Aplicando-se a teoria de falha da equação 7, σ ′ =


117MPa, que é menor que 50% da tensão de escoamento do aço inox, o que mostra que

terá vida infinita também nesta aplicação.

5. Tampa

Figura 24 - Vista da tampa aberta


Na tampa ficará um trilho e uma engrenagem de cremalheira (apêndice ??), para travar o

pino rosqueado para o modo de operação da trituração. Um motor de alto torque e baixa

rotação será o responsável pelo movimento da cremalheira, e o eixo da engrenagem ficará

apoiada em um rolamento SKF 607-Z ( Anexo ??), o rolamento estará apoiado em uma

flange simples que será usinada em Aço.

Fez-se a parte inferior da tampa com formato cônico, para seguir o formato do cone da

base responsável pela prensa. Por último um furo para que a fiação do motor passe.

Desenho técnico da tampa disponível no Apêndice ?? e a montagem da tampa disponível

no Apêndice ??.

39

4 DISCUSSÃO

O projeto até então apresentado, considerando a altura do motor e espaço para os demais

componentes eletrônicos que não foram definidos no presente trabalho terá uma altura total

de 600mm, uma largura de 270mm e uma profundidade de 270mm, cujo volume final é de

43740cm3. Inicialmente este volume parece não atender a necessidade inicial, de ser uma má-

quina compacta, mas quando comparada com as opções disponíveis no mercado, a centrífuga

Semmic (SAMMIC, 2017) apresenta dimensões 540× 750× 665mm, a máquina de triturar e

prensar compacta da brasileira NOGAP tem dimensões 700mm×600mm×600mm, a máquina

de lavar TURBOVER (NILMA, 2017) apresenta dimensões 550×550×910mm, assim sendo

o volume total de todas estas máquinas juntas é de 796.600cm3 que equivale a uma redução de

94,5% do volume ocupado para se ter as mesmas funções. Embora o volume final ainda seja

grande, apresenta um volume plausível para uma cozinha domiciliar, e ainda é menor do que a

versão que apenas tritura e prensa da NOGAP.

Em relação ao preço, somando o valor dos mesmos produtos acimas citados, tem-se um

custo para a máquina de lavar verduras de 18.124,48 reais, a centrífuga é 18.280,00 reais, a

máquina de triturar e prensar é 8.700,00 reais, com um custo final, somando todas estas opções,

de 45.104,48 reais, desconsiderando o valor do frete, para a entrega das máquinas e nem do

imposto cobrado em cima de produtos internacionais. O preço do projeto apresentado neste

trabalho não apresenta uma cotação precisa, por não haver finalizado a definição de materiais

a serem utilizados, mas para finalidade de comparação, fez-se uma cotação da empresa de cal-

deiraria Arthus Aço Inox Ltda. situada em Rio Claro, que previu 120 horas de trabalho para

montar as peças do projeto, com um valor de 50 reais a hora trabalhada, que equivale a 6.000

reais de mão de obra, e considerando-se todas as peças feitas de aço inox 304. A estrutura

mecânica da maquina terá neste caso 25 kg, e sendo o preço do aço inox 304, 25 reais o kg,

de material haverá um custo de 625 reais. Para estimar de forma grosseira o custo da máquina,

considerou-se o preço de 1.500 reais da parte elétrica, assim ter-se-á um preço de custo desta

máquina de 8125 reais, 18% do custo de todas as máquinas somadas.

Embora comparativamente o preço e o volume sejam muito vantajoso, vale lembrar que

4 Discussão 40

ainda é possível reduzir ainda mais o preço e o volume, buscando outros métodos de confecci-

onar a máquina, e outros materiais, como o plástico, que permitiriam que a máquina fosse mais

leve do que a opção inteiramente de aço inox.

Em relação a produção de suco, a centrífuga Semmic tem uma produção de 300 kg/h,

enquanto que a a máquina de lavar TURBOVER tem uma capacidade de 80 kg/h, a máquina

projetada neste trabalho terá uma capacidade de 2kg/h por limitações impostas pela própria

legislação brasileira, que exige que a verdura fique por 30 minutos de molho em solução clorada,

enquanto que a TURBOVER faz seu ciclo de lavagem em 3 minutos. Quanto a produção de

suco, enquanto a NOGAP domiciliar produz de 20 a 25 l/h, a máquina deste trabalho tem sua

produção limitada pelas etapas anteriores, que precedem a trituração e prensa. Considerando o

tempo disponível da máquina, no conjunto total das operações, a máquina terá uma produção

de 1 l/h.

Algo que é importante para o projeto mas não foi considerado no projeto é um espaço

específico para alocar um sensor de segurança na máquina, que impeça o funcionamento da

máquina caso esteja aberta ou caso esteja fora do lugar, assim como espaço para um sensor que

identifique qual mecanismo está instalado na máquina, se é a cesta de lavagem e centrifugação

ou o mecanismo de trituração e prensa. Um espaço específico para adicionar o cloro no processo

da lavagem também não foi previsto, assim como um anel de vedação da tampa do sistema não

foi devidamente planejado. Por último, a exemplo das centrífugas industriais disponíveis no

mercado, a velocidade de operação é em média de 900 rpm, a velocidade de trituração de

3000 rpm, e o Torque pode variar de 0.5 CV a 2 CV. Percebe-se a necessidade, assim, de

uma estrutura robusta para suportar estas operações, e uma forma de melhorar a durabilidade

da máquina seria projetar um sistema amortecedor dinâmico interno para centralizar o cesto

durante os processos de centrifugação e reduzir as vibrações que danificam o equipamento,

além de haver um controle automático de carga antes do início do ciclo, além de um sistema

que permita paradas suaves das ferramentas quando em alta rotação. Através dos testes, será

possível também identificar as necessidades de aperfeiçoar o mecanismo de filtro do suco, uma

vez que não é possível identificar ao certo a quantidade de fibras presentes no fundo do balde.

Uma forma de evitar possíveis entupimentos, seria projetar um mecanismo de baixa rotação que

funcionaria como um rodo no fundo do balde, fazendo com que as fibras sejam empurradas por

ele, não sobrecarregando a bomba d’água do sistema.

O projeto eletrônico da máquina não foi apresentado neste trabalho mas pode-se prever

que será uma máquina de estado implementada em uma plataforma Arduino com interface

touchscreen, que terá como principal objetivo vir a possibilitar os testes de um futuro protótipo.

4 Discussão 41

Mesmo do ponto de vista do produto final e comercial, a parte eletrônica será bastante trivial,

tratando-se de uma interface simples para o usuário selecionar as funções, iniciar o processo

e configurar parâmetros, e de uma máquina de estados que gerencia um processo síncrono de

funções pré-estabelecidas.

Espera-se também ser possível otimizar cada um dos processos e embarcar mais funciona-

lidades, tais como: análise de PH do suco, de vitaminas e de minerais (mediante a existência

de sensores para isso), e projetar a refrigeração do suco na própria máquina utilizando simples

placas de peltier.

42

5 CONCLUSÕES

Partindo da necessidade da produção de suco de verdura - de maneira compacta e prática,

processo cujo qual é atualmente realizado de maneira trabalhosa e demorada, expôs-se algumas

soluções de mercado que poderiam facilitar o processo.

O que se constatou foi que há no mercado máquinas prontas para realizar os processos

necessários, mas de forma separada, ou seja, cada fabricante fornece uma máquina para realizar

somente um dos processos necessários na produção (lavar, triturar, secar e prensar) e não que

realize o processo por inteiro, além de algumas funções necessárias tenham apenas opções de

máquinas com porte industrial, inviabilizando a aquisição por um usuário comum, devido ao

tamanho, custo e volume de produção.

Devido a falta de opções, justificou-se o planejamento de uma máquina capaz de realizar

o processo como um todo, automaticamente e, principalmente, compactamente, ou seja, uma

máquina multifuncional. Seguindo nessa linha, pode-se definir que o principal desafio do pro-

jeto é a da criação de uma estrutura mecânica que possibilita a execução de quatro processos

distintos (lavar, secar, triturar e prensar) em um mesmo espaço, buscando respeitar os limites

de um eletrodoméstico convencional. Em síntese, fez-se um projeto mecânico, próprio para a

execução dos processos de lavagem, secagem, trituração e prensa de verduras em um mesmo

e pequeno compartimento, reduzindo assim drasticamente o volume de maquinário necessário

para executar todas essas funções automaticamente.

Enunciado o problema principal, foi proposto uma aproximação inicial de projeto que foi

desenhada e simulada no software NX 10 da Siemens, do ponto de vista dinâmico, pois o obje-

tivo era garantir os encaixes das peças e os movimentos relacionais. Com base nos resultados

dessas simulações foram criadas e testadas outras mais versões de peças e mecanismos, até

chegar na versão final aqui exposta. Ao longo dessas tentativas percebeu-se uma complexidade

maior do que o esperado e, justamente por não conseguir abarcar todas as possibilidades re-

levantes imediatamente, teve de ser reprojetada diversas vezes e com alterações ininterruptas

de detalhes. Deste modo, o projeto apresentado tem um caráter provisório e de prototipagem,

mas com ótimos resultados e informações valiosas, como geometria das peças com seus cál-

culos de tensões, de acordo com a aplicação, podendo este modelo ser utilizado por possíveis

investidores deste ramo.

5 CONCLUSÕES 43

No entanto, pensando como um produto final seria ainda necessário o planejamento de

uma carcaça que seja adequada esteticamente para a máquina ser colocada em um ambiente

domiciliar, e esta carcaça deverá conter os pontos de apoio interno do motor, das válvulas e

espaço para os fios elétricos. Além desta pendência, tem-se a necessidade de executar testes

específicos para se identificar quais são as forças, exatas e necessárias, para a prensa do bolo

fibroso de verduras, dado do qual não foi possível saber de forma teórica.

Tudo aqui apresentado foi majoritariamente teórico - já que baseou-se unicamente na lite-

ratura disponível a respeito de resistência dos materiais e elementos de máquinas, e simulado

virtualmente - procurando utilizar as ferramentas de simulação e fabricação auxiliada por com-

putador disponíveis, visando ter uma aproximação inicial de projeto de máquina. Devido a

isso espera-se, naturalmente, que nas etapas empíricas - como a da montagem de um protó-

tipo, descubra-se os detalhes que não foram previstos e que necessitam de alterações. Dentre

essas possibilidades de alteração, podemos conjecturar que, a mais propensa a mudanças se-

ria o mecanismo de prensa pois, ao longo do desenvolvimento ganhou quatro versões, sendo

que nesta última ainda apresentou um resultado aquém do esperado devido, principalmente, ao

projeto utilizar o mesmo motor para diversas cargas de naturezas muito distintas entre si, não

resultando na melhor opção para cada caso específico do processo. Vale lembrar que as simu-

lações foram todas dinâmicas, buscando demonstrar apenas a concordância dos movimentos;

e cálculos estruturais analíticos foram feitos sem auxílio computacional; e o comportamento

dos motores não foram analisados, sendo definidos apenas levando em consideração um torque

máximo para uma carga máxima estimada.

Pode-se concluir que o projeto, tal como apresentado e contraposto a ambição inicial que o

motivou, clareou as dificuldades, propôs soluções de estrutura, levantou dados iniciais consis-

tentes e traçou firmes diretrizes para o posterior desenvolvimento de uma máquina real de suco

verde.

44

REFERÊNCIAS

BUDYNAS, R. G.; NISBETT, J. K. Elementos de máquinas de Shigley. [S.l.]: AMGH Editora,2009.

DEGANELLO, A.; BATTAT, N.; MURATORI, E.; CRISTOFARO, G.; BUONGIORNO, A.;MANNELLI, G.; PICCONI, M.; GIACHETTI, R.; BORSOTTI, G.; GALLO, O. Acupuncturein shoulder pain and functional impairment after neck dissection: A prospective randomizedpilot study. The Laryngoscope, Wiley Online Library, v. 126, n. 8, p. 1790–1795, 2016.

DOENÇAS, C. d. C. de. Secretaria de estado da saúde. São Paulo, SP, Brasil Informeepidemiológico influenza pandêmica H1N1, 2009.

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APÊNDICE A - DESENHO TÉCNICO DO CESTO VAZADO

Figura 25 - Desenho Técnico 1.

Fonte: Autoria própria

APÊNDICE B - DESENHO TÉCNICO CESTO DE BASE


APÊNDICE C - DESENHO TÉCNICO DA BASE DO CESTO DE BASE


APÊNDICE D - DESENHO TÉCNICO DO PINO MAIOR


APÊNDICE E - DESENHO TÉCNICO DA PEÇA DE APOIO DO PINO MAIOR


APÊNDICE F - DESENHOS TÉCNICOS DAS PEÇAS DO ACOPLAMENTODO MOTOR COM A MÁQUINA DE SUCO


APÊNDICE F - Desenhos Técnicos das peças do acoplamento do motor com a máquina de suco


APÊNDICE G - DESENHO TÉCNICO DA TAMPA


APÊNDICE H - DESENHO TÉCNICO DA MONTAGEM INTERNA DATAMPA


APÊNDICE I - DESENHO TÉCNICO DA PEÇA ENTRE MOTOR DA BASE EPINOS DE ACOPLAMENTO


APÊNDICE J - DESENHO TÉCNICO DA MONTAGEM DO PINO DEACOPLAMENTO


APÊNDICE K - DESENHO TÉCNICO DO MECANISMO DE TRITURAR EPRENSAR


APÊNDICE L - DESENHO TÉCNICO DA CREMALHEIRA


22.01.2017 15:31 1

ANEXO A - DATASHEET DO ROLAMENTO DE ESFERAS 61801-2RSR

22.01.2017 15:31 2

27.07.2017 04:25 1

ANEXO B - DATASHEET BUCHA EGB 1015-E40

27.07.2017 04:25 2

607-ZSKF Explorer

d a min. 9 mm

d a max. 11 mm

D a max. 17 mm

r a max. 0.3 mm

d 7 mm

D 19 mm

B 6 mm

d 1 ≈ 11.1 mm

D 2 ≈ 16.5 mm

r 1,2 min. 0.3 mm

Dimensões

Dimensões do encosto

Dados de cálculoClassificação de carga dinâmica básica C 2.34 kN

Classificação de carga estática básica C 0 0.95 kN

Limite de carga de fadiga P u 0.04 kN

Velocidade de referência 85000 r/min

Velocidade-limite 53000 r/min

Fator de cálculo k r 0.025

Fator de cálculo f 0 13

MassaMassa do rolamento 0.0079 kg

ANEXO C - DATASHEET ROLAMENTO SKF DE ESFERA 607-Z

ilha solteira câmpus de sorocaba - sp · ilha solteira universidade estadual paulista “jÚlio de...

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