Após
pesquisas feitas através de bibliografias e da escolha dos materiais que se aplicaria
na construção do biodigestor, a empresa Verde Engenharia
passou para a fase de análise e confiabilidade, em busca de segurança e
informações íntegras dos materiais a serem utilizados no projeto.
A
avaliação das propriedades dos materiais depende muito da solicitação e a que circunstâncias
serão submetidos. Por isso, tornou-se necessário fazer analise e caracterização dos materiais, visando encontrar
uma estimativa do desempenho de vida útil dos mesmos e até mesmo identificar e minimizar
as possibilidades de degradação e falhas indesejáveis durante a utilização do
produto final (Biodigestor Anaeróbico).
Entendendo que o comportamento
mecânico de um material depende do resultado de sua resposta referente a
deformação, a carga ou força a que é submetido, foi feito primeiramente ensaios
destrutivos de Tração, Flexão e Impacto nos principais materiais escolhidos
para compor o projeto do biodigestor: Polietileno de Alta Densidade (PEAD);
Policloreto de Vinila (PVC) e posteriormente Teste de densidade nos mesmos.
Este processo de medição das
propriedades mecânicas foi realizado através de experimentos feitos no
laboratório de Ensaios mecânicos do SENAI CIMATEC, onde foi possível colher
alguns dados iniciais.
ENSAIO
DESTRUTIVOS
FLEXÃO
Ensaio de flexão consiste na aplicação
de uma carga crescente em determinado ponto de uma barra até que ela sofra
deformação a uma determinada tensão.
- Policloreto
de Vinila (PVC)
Utilizamos um equipamento onde o teste
foi montado na versão com elevação ajustável, precisando setar o equipamento
com o auxilio do cutelo, fazendo com que o mesmo se limite a uma tensão pré estabelecida
pelo operador, parando de fletir e imprimindo os resultados em um gráfico.
Desta forma foram ensaiados cinco corpos
de prova confeccionado a partir de uma tubo de 25 mm de diâmetro, 280 mm de
comprimento, a uma velocidade 10mm/min.
Para suprir as necessidades desse teste,
se fez necessário desenvolver um suporte para os corpos de prova, pois, o
aplicador da carga que apresenta um mecanismo com mola que se ajusta a
superfície não é adequado para um corpo de prova cilíndrico, com isso o
aplicador da carga poderia ficar posicionado de maneira inadequada, fazendo com
que no momento da aplicação da carga, o tubo deslizasse sobre o suporte padrão
e escapasse da maquina com uma certa velocidade que poderia oferecer perigo aos
operadores da maquina.
Aplicou-se uma carga no centro dos corpos de prova e ao
final do ensaio foi constatado que acima de certa tensão, o material começou a
se deformar plasticamente, ocorrendo a deformação permanente, contudo, os
corpos de prova mantiveram a força de aplicação em um valor estabilizado até o
fim de curso da máquina. Pode-se observar esse comportamento no teste impresso
no gráfico que relaciona tensão x deformação presente na Figura 03.
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| Figura 01 – Maquina para ensaio de flexão | |
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| Figura 02 – Ensaio de Flexão |
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| Figura 03 - Gráfico mostrando o comportamento
Dúctil |
- Polietileno de Alta Densidade
(PEAD)
A bombona do
biodigestor que tem como matéria prima o Polietileno de Alta Densidade não
sofrerá nenhum tipo de esforço que venha fleti-lo ou dobrá-lo, portanto, não
houve a necessidade de fazer o ensaio de flexão no PEAD.
TRAÇÃO
O ensaio de
tração consiste basicamente na aplicação de uma força no material (corpos de
prova padronizados por normas técnicas), onde os mesmos são fixados numa
maquina de ensaios que aplica esforços crescentes, tendendo a alongá-lo até sua
ruptura.
- Policloreto de Vinila
(PVC)
Não houve condições de realizar no laboratório de
ensaios mecânicos do SENAI CIMATEC os ensaios de tração, pois as máquinas da
instituição não tem condições especificas que possam promover o ensaio para o
tubo de PVC. A máquina que comporta
polímeros não tem garra para prender o tubo e a máquina de tração para metal
possui restrição para esse ensaio porque a célula de carga tem alto limite de
resistência e proporcionalmente tem baixa sensibilidade para detectar as
propriedades.
Com essa fragilidade, resolvemos utilizar os dados oriundos
de outros artigos científicos com mesmas características de propriedades.
- Polietileno de Alta Densidade
(PEAD)
A bombona
que tem como matéria prima o Polietileno de Alta Densidade, não sofrerá nenhum esforço
que venha a alongá-la ou esticá-la até à sua ruptura, portanto, não houve
necessidade de fazer o ensaio de tração no PEAD.
IMPACTO
O
ensaio de impacto consiste em submeter um corpo de prova a uma flexão provocada
por um martelo pendular, com a intenção de determinar o nível de energia
utilizada na deformação e ruptura do corpo de prova.
- Policloreto de Vinila
(PVC)
Não foi possível utilizar a máquina para ensaio
de impacto com pendulo no PVC, pois a mesma
estava sem memoria, ficando assim inutilizada, mas,
de acordo com a coordenação do laboratório de ensaios mecânicos do SENAI
CIMATEC, já que íamos utilizar um tubo rígido poderíamos fazer por um método
alternativo, que foi basicamente fixar um tubo no chão com dois pesos
circulares e jogar um peso de 5kg no tubo, a uma determinada altura. Foi
observado através desse método alternativo, que a força exercida pelo peso
jogado, não foi suficiente para deformar plasticamente o material, não havendo
descontinuidade, portanto, constamos que o tubo tem uma boa resistência ao
impacto.
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Figura
04 – Ensaio de Impacto
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- Polietileno de Alta Densidade
(PEAD)
Neste
ensaio foram empregados corpos de prova de Polietileno de Alta Densidade com
entalhe: 2 mm e dimensões conforme mostrado na Tabela 01, submetidos através da
máquina de impacto instrumentada tipo Charpy,
provida de um martelo que liberou uma energia de 2,7J em uma Angulação
de 150 graus, a uma Energia do ar de 0,06J.
ENERGIA
DO ROMPIMENTO ABSOLUTA
(desprezando o ar) = ENERGIA ROMPIMENTO
– ENERGIA DO AR
RESISTÊNCIA DO MATERIAL DA
ENERGIA (KJ/m²) = ENERGIA DE ROMPIMENTO / ÁREA (largura sem o entalhe, ou seja,
menos 2 mm x espessura)
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Tabela 01- Ensaio de Impacto PEAD
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MÉDIA DAS RESISTÊNCIAS: 0,4472 KJ/m²
MÉDIA DA ENERGIA ABOLUTA: 1,356 J
TESTE DE
DENSIDADE
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Figura
05 – Teste de densidade
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- Policloreto de Vinila
(PVC)
Cálculo
de empuxo
PVC: 1,16 a 1,35 g/cm³
Usou água destilada, pois
tem uma densidade menor (0,09997g/cm³)
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Tabela 02 – Teste de Densidade no PVC
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- Polietileno de Alta Densidade
(PEAD)
Cálculo
de empuxo
PEAD: 0,91 a 0,94 g/cm³
Usou Álcool Etílico, pois
tem a densidade menor que da água (0,789g/cm³)
Teste de densidade a 24,4
C
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Tabela 03 – Teste de Densidade PEAD
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No
intuito de obter mais informações sobre os materiais a serem utilizado na
confecção do biodigestor anaeróbico e podendo trazer mais confiabilidade ao
sistema do projeto, a Verde Engenharia
continua a fazer nas próximas semanas analises sobre ensaios e testes.
Até breve!
