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1. INTRODUONa presente reviso bibliogrfica, procurou-se apresentar os componentes de maior relevncia em um circuito hidrulico destinado ao bombeamento de resinas para confeco de espumas. Este circuito foi o objeto de anlise da visita tcnica realizada pelos autores a uma fbrica de estofados para automveis em que cinco circuitos como o apresentado em seqncia bombeiam quatro resinas e isocianato, cuja mistura desencadeia uma reao qumica que tem por produto final a espuma constituinte dos estofados.

Fig. 1. Representao do sistema hidrulico. 1. A Empresa e a sua Atividade

1.1 Apresentao e OrganizaoA TW Espumas uma empresa do ramo da fabricao de espumas em poliuretano que atende o setor automobilstico pertencente ao grupo Woodbridge Corporation. Dentre as vrias plantas espalhadas pela Amrica do Sul, a saber, Camaari, Caapava, So Bernardo do Campo, Caxias do Sul e Pilar (Argentina), tm a localizada em Betim, unidade visitada pelo grupo. H treze anos no mercado, esta empresa vem fornecendo peas em espuma para montadoras como Mercedes Benz e Mitsubishi. Atualmente, tem a FIAT, tambm em Betim, como principal cliente. So fornecidos bancos e encostos de cabea para os mais diversos modelos da montadora, sendo a produo medida em metros de espuma.

Com respeito ao seu nvel organizacional, pode-se falar em favor da empresa, que possui inclusive o ISO's 9001, 9002 e 14000. O ambiente fabril, quando da visita realizada pelos autores, foi encontrado em bom estado de asseamento. Informativos sobre o cronograma de atividades encontravam-se afixados em murais, assim como normas e avisos de segurana para garantir o bem-estar dos funcionrios e visitantes. Uma poltica de integrao democrtica particularmente interessante estava tambm descrita nesses murais: caso o operrio possusse alguma sugesto sobre como executar de modo mais eficiente a sua atividade, poderia ele comunic-la empresa, a qual lanou essa poltica como um possvel paliativo para as retraes provocadas pela crise econmica mundial.

1.2 Processamento QumicoA fabricao da espuma se d, basicamente, por meio de uma reao qumica desencadeada pela mistura de dois reagentes principais: as resinas e o isocianato. O poliuretano, um tipo de poliol, entra exatamente na composio da resina, que alm deste, possui outros componentes, a saber, catalisadores e aditivos (knowhow da empresa). Ambos, resina e isocianato so recebidos e operados no estado lquido. Existem quatro tipos de resinas, sendo cada uma com um circuito hidrulico independente e um quinto circuito para o isocianato. Grosseiramente, pode-se dividir as etapas pelas quais os fluidos passam como segue: aduo, pressurizao/resfriamento, recalque, filtragem e injeo nos moldes das peas.

Nas sees a seguir, trataremos de um desses circuitos.

2 O Circuito Hidrulico

Nesta seo ser apresentado um dos circuitos hidrulicos mencionados na seo anterior. Inicialmente, faremos uma descrio da trajetria do fluido, desde a sua chegada at a injeo nos moldes, indicando os componentes da linha pelos quais ele passa. Em seguida, o foco passar a consistir de um trecho especfico do circuito, o qual ter seu funcionamento detalhado de maneira mais minuciosa e seus componentes abordados em separado, na forma de uma breve reviso bibliogrfica.

2.1 A Trajetria do Fluido

Tanto resinas como isocianato so recebidos em caminhes transportadores, sendo as primeiras armazenadas em reservatrios chamados internamente de Hold Tanks. O isocianato, por ser utilizado como recebido, alojado diretamente em tanques denominados Farm Tanks, com 32000 litros de capacidade. Para as resinas, s quais so misturados outros produtos antes de utilizadas, consistem da segunda etapa de seu trajeto. Uma vez no Farm Tank, o isocianato, e no Hold Tank, as resinas, estes so bombeado para um trecho do circuito denominado Skid, cuja funo primeira executar sobre o fluido os ltimos processos pelos quais passa antes da reao qumica para formao da espuma.

2.2 Skid

Aqui trataremos do trecho de circuito acima mencionado (representado na Fig. 1), tem incio com a chegada do fluido, componente da espuma, no tanque de equilbrio. Esse tanque possui um agitador (3) cuja funo promover a homogeneidade da resina, evitando assim gradientes de concentrao. Possui tambm sensores de temperatura e presso, que atravs de um controlador e um sistema de troca trmica composto pela bomba de engrenagens (2) e pelo trocador de calor (1), promovem a estabilidade trmica do fluido. Tal feito por meio da recirculao pelos elementos 1, 2 e 3 at que o fluido tenha atingido a temperatura ideal de 17 C. Na sada do tanque encontra-se um filtro (4) que tem por finalidade reter quaisquer impurezas (partculas estranhas e/ou fluido cristalizado). Em seguida temos uma bomba dosadora (5) (NG28), bomba de pistes axiais acoplada a um motor de 20HP. Essa bomba trabalha em suco negativa e recalca com alta presso. O fluido ento segue para o cabeote de injeo, o qual pode utiliz-lo, promovendo a mistura de resina e isocianato, ou reenvi-lo ao tanque via tubulao paralela.

1. COMPONENTES DO SISTEMA HIDRULICO1.1. Bomba de Pistes AxiaisA razo para que se tenha escolhido a bomba de pistes axiais no bombeamento do fluido at o cabeote de injeo foi informada pela empresa como sendo o fato apresentar uma relao vazo x rotao mais prxima da considerada, no contexto, ideal, como indicado pela figura a seguir:Figura

A curva 1 representa a relao vazo x rotao ideal ao contexto de aplicao. As curvas 2 e 3 representam, respectivamente, a bomba de pistes axiais e a bomba de engrenagens, ambas componentes do Skid. Vemos que at uma rotao de aproximadamente 1300 rpm, a bomba de pistes axiais segue de perto a curva ideal, o que fez dela a melhor opo. 1.1.1. Definio

Bomba de pisto axial aquela em que o movimento dos conjuntos pisto-cilindro d-se paralelamente ao eixo de acionamento .A bomba de pistes axiais (referenciada com ndice 5 na Fig. 1), tem a funo de bombear a resina do tanque de equilbrio at o cabeote de injeo, por possuir a capacidade de atribuir ao fluido elevada presso.1.1.2. Descrio

Acoplada ao eixo motriz, temos uma placa inclinada, que pode ou no ser ajustvel, na qual, atravs de sapatas, so conectados os pistes da bomba, cujo movimento retilneo alternativo d-se no interior dos cilindros, furos em um bloco que gira com os demais componentes. A seguir, na Fig. 2, temos uma vista em corte de uma tpica bomba desse tipo.

Fig. 2. Representao de uma bomba de pistes axiais.1.1.3. Princpio de FuncionamentoO movimento rotativo do eixo, oriundo de algum tipo de motor, convertido em movimento alternativo devido ao ngulo da placa, mencionado anteriormente. Esse movimento, por sua vez, promove alteraes volumtricas no interior dos cilindros, tornando ento possvel a suco e recalque do fluido. Abaixo, a Fig. 3 detalha esse funcionamento.

Fig. 3. Funcionamento de uma bomba de pistes axiais.

1.1.4. Formas Construtivas2.1.4.1. Bombas de Prato Inclinado2.1.4.1.1. Prato Fixo

Segundo William Koch: Nas bombas de prato fixo (Fig. 4), o tambor quem recebe o movimento rotativo transferido pelo eixo. Nestas bombas, o contato entre os pistes e o prato inclinado feito com o uso de uma placa de desgaste, que uma coroa com rasgos circunferncias que servem de sede para o encaixe do ponto de contato do pisto com o prato inclinado. Deste modo o custo de manuteno da bomba reduzido, pois os pistes apresentam menor desgaste durante o trabalho.

Fig. 4. Bomba de prato fixo.Neste tipo de bomba o controle de entrada e sada do fludo nos cilindros feita com a placa de vlvulas (Fig. 5), que um anel fixo com dois rasgos, cada um ocupando metade da placa, sendo um para entrada e outro para a sada do fludo, conforme detalhado na figura.

Fig. 5. Controle de entrada e sada.2.1.4.1.2. Prato Rotativo

Outra variao de Bomba de pistes com prato inclinado a de prato rotativo ou oscilante. Neste caso, o tambor rigidamente ligado carcaa e o elemento girante o prato, que recebe o torque diretamente do eixo. Ao girar, a placa oscila empurrando os pistes armados com molas, forando-os a um movimento alternado (Sperry-Vickers, 1975). A forma construtiva difere da Bomba de Prato fixo principalmente pela necessidade de vlvulas individuais para controle de admisso e recalque para cada cilindro do tambor, trabalhando em sincronia, de modo a permitir uma operao suave da bomba. Tais exigncias fazem da Bomba de prato rotativo uma opo mais onerosa, o que levou o modelo a ser usado mais para motores que para bombas.2.1.4.2. Bombas de Eixo Inclinado

So bombas de pistes axiais em que o tambor gira com o eixo, mantendo com ele certo ngulo (Fig. 6).

Os pistes acoplam-se a flange do eixo giratrio por meio de juntas articuladas, e o movimento retilneo alternativo obtido conforme varia a distncia entre o flange do eixo de acionamento e o bloco de cilindros. Abaixo, um esquema em corte longitudinal da referida bomba:

Fig. 6. Bomba de eixo inclinado.2.1.4.3. Bombas Variveis

As bombas descritas anteriormente tm uma limitao comum: vazo e presso constantes devido impossibilidade mecnica de alterar do curso dos pistes. Como alternativa, existem bombas que permitem a modificao dessas duas variveis alterando a inclinao da placa (no caso de bombas de placa inclinada) ou a inclinao do eixo (bombas de eixo inclinado), permitindo o aumento ou diminuio do curso do pisto, que oferecer fluxos e presses to maiores quanto maior for sua amplitude de movimento.

Na ilustrao seguinte (Fig. 7), temos uma bomba varivel em corte que utiliza de um balancim para alterar o ngulo da placa:

Fig. 7. Corte de uma bomba varivel.

2.1.4.4. Caractersticas Gerais

Esto abaixo elencadas algumas caractersticas tpicas de uma bomba de pistes axiais:

So capazes de desenvolver altas presses;

Possuem alto rendimento volumtrico;

A vazo de sada proporcional rotao;

Possuem rotao mxima de trabalho na faixa dos 11000 rpm.2.2. Agitador MecnicoOs agitadores mecnicos (representado com ndice 3 na Fig.1) possuem uma importante funo nos processos qumicos onde esto envolvidos reagentes e produtos em diferentes fases, lquidos imiscveis, etc. Dentre as principais funes do agitador no circuito, podemos destacar a mistura de constituintes do meio reduzindo ou eliminando gradientes de concentrao e de temperatura, homogeneizando assim o meio, manter os slidos em suspenso e promover uma melhor transferncia de massa gs - liquido, desintegrando as bolhas de ar e aumentando a rea interfacial.

A seguir (Fig.8), esto apresentados alguns tipos de agitadores que so utilizados nestes processos.

Fig. 8. Diferentes tipos de agitadores mecnicos.

No circuito hidrulico considerado neste trabalho, o agitador utilizado semelhante ao tipo p torcida, com uma ressalva: h, nas suas duas ps constituintes, rasgos longitudinais cujo fim evitar a formao de vrtices no reservatrio.2.3. Bomba de Engrenagem2.3.1. FuncionamentoA opo pela bomba de engrenagens na recirculao do fluido foi feita com respaldo em razes eminentemente econmicas: entre as bombas que atendiam ao projeto do circuito, a de engrenagens era a mais financeiramente acessvel.

Existem basicamente dois tipos de bombas de engrenagens, sendo elas, engrenagem interna ou externa. Destinam comumente ao bombeamento de substncias livres de partculas, sendo elas lquidas ou viscosas, lubrificantes ou no. Na Fig. 1, podemos localizar a bomba de engrenagens no circuito representada pelo ndice 2.No circuito, esta bomba trabalha no controle de temperatura promovendo a recirculao do fluido e permitindo sua passagem pelo trocador de calor.

Tais bombas consistem de rodas dentadas as quais, quando em movimento, produzem uma alterao de volume na zona de suco, aumentando-o e fazendo com que o liquido aspirado se aloje no espao entre os dentes. Posteriormente, na cmara de recalque, este espao ocupado por um dente, o que fora a sada do fluido pela tubulao de sada. Quando a velocidade constante, temos vazo constante. O aumento de volume na entrada causa uma queda de presso, que aumenta na sada devido a diminuio do volume, dessa forma o fluido pode ser sugado na regio de baixa presso e eliminado na regio de alta presso.

A seguir, na Fig. 9, uma representao desta bomba.

Fig. 9. Bomba de Engrenagens.2.3.2. Estgios da Bomba:1 Devido ao desacoplamento dos dentes das engrenagens na cmara de suco, temos um aumento do aumento de volume na mesma, o que faz com que a presso diminua e assim o liquido se desloque para seu interior, ocupando o espao entre os dentes.

2 O fluido agora entre os dentes das engrenagens transportado para a cmara de recalque.

3 na cmara de recalque, quando temos um acoplamento dos dentes, ocorre uma diminuio de seu volume, por conseguinte, temos um aumento na presso que faz com que o liquido se desloque atravs da tubulao de sada.No sistema hidrulico em questo, temos a bomba de engrenagem atuando intermitentemente na recirculao dos compostos qumicos. O sistema moto-bomba consiste de uma bomba de engrenagens internas acoplada a um motor de 3 hp.

2.4. Trocador de CalorAs perdas de energia por atrito durante o percurso do fluido em uma instalao hidrulica resultam em seu aquecimento, o que pode ser indesejvel para a aplicao a que se destina. Assim, como no circuito sob anlise, faz-se necessrio o resfriamento deste fluido. Os trocadores de calor so dispositivos destinados a esse fim. Ele est representado na Fig. 1 com ndice 1.O trocador de calor referido utiliza a gua como fluido refrigerante e apresenta escoamento tubular laminar. A opo pela gua como fluido refrigerante foi justificada pelo seu baixo custo e por, segundo informao concedida pela empresa,possibilitar um controle mais apurado de temperatura.O Manual de Hidrulica Industrial Sperry-Vickers 935100-A, de 1975, descreve brevemente o funcionamento de um trocador de calor do tipo presente no circuito apresentado:

Num resfriador tpico, circula-se gua atravs da unidade (do trocador) e ao redor os tubos por onde passa o fluido hidrulico.A gua, que pode ser termostaticamente regulada para manter uma temperatura desejada, elimina parte da temperatura desejada do fluido. Usando-se gua quente, essa unidade pode servir como um aquecedor. (Sperry-Vickers, 1975).

Abaixo, na Fig. 10, o trocador de calor acima descrito:

Fig. 10. Trocador de Calor.

2.5. FILTRO

Consta do Manual de Hidrulica Industrial Sperry-Vickers 935100-A, de 1975 a seguinte definio de filtro, elaborada pela Associao Nacional de Energia do Fluido:

Filtro um dispositivo cuja funo a reteno, por meio de material poroso, os contaminadores insolveis de um fluido.

Os fitros podem estar montante ou jusante da bomba, ou ainda na linha de retorno. Quando montante, so chamados filtros para linha de suco. Nesse caso, em geral, a filtragem feita por peneiras, filtros grossos feitos com tela de arame. Quando jusante, so chamados filtros para linha de presso e so aplicados onde h componentes menos tolerantes sujeira, como vlvulas. Sua denominao deixa claro que so projetados para resistir s presses de recalque. O filtro para linha de retorno, por sua vez, evita a contaminao do reservatrio, retendo partculas finas antes que o fluido volte para ele. Em sistemas com bombas de alto rendimento sua utilizao quase obrigatria, pois, por possurem pequenas tolerncias, essas bombas no so suficientemente protegidas pelo filtro de suco.O filtro da instalao objeto deste trabalho, representado pelo ndice 4 na Fig. 1, uma exceo ao acima mencionado, pois no se trata de uma peneira, ainda que seja um filtro de suco, consistindo de um filtro tipo bag, no qual a filtragem d-se fazendo passar o fluido por bolsas internas unidade do filtro. A opo por ele justifica-se pelo seu alto fator de filtragem (somente uma partcula a cada duzentas no retida) associada ao seu relativo baixo custo, pois o dispositivo de filtragem consiste de um tecido. Esse filtro apresenta tambm baixa perda de carga, por ocupar o fluido todo o seu espao interno que consderavelmente maior que o de umfiltro de material cermico. Abaixo, a Fig. 11 mostra um filtro tipo bag tpico:

Fig. 11. Filtro tipo bag.10. CONCLUSO O circuito apresentado com seus elementos tpicos ditos (condicionadores e atuadores hidrulicos) formam um conjunto h muito imprescindvel na prtica da engenharia: Aquele destinado elevao de um fluido de um a outro ponto, conferindo-lhe funcionalidade. Esta uma operao somente vivel pela existncia das mquinas de fluxo, o que atesta a sua irreplicvel importncia no contexto industrial e da prestao de servios.

11. BIBLIOGRAFIASPERRY VICKERS. Manual de Hidrulica Industrial 935100-A. 1 ed. Editora Sperry Rand Corporation, 1975.Escola de Engenharia Lorena. Processos Unitrios Orgnicos. Disponvel em: . Acesso em: 28 de maro 2009.KOCH, William. Hidrulica: Bombas de pistes axiais. Senai Paranagu, 07 de outubro de 2008.ZIMMERMANN, Marco Aurlio. Sistema especialista prottipo para auxlio na seleo de bombas hidrostticas. Universidade Federal de Santa Catarina, Florianpolis, 2003.

Tecnolgico de