Post on 16-Dec-2018
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Faculdade de Tecnologia de Garça “Deputado Júlio Julinho Marcondes de
Moura”
CURSO DE TECNOLOGIA EM MECATRÔNICA INDUSTRIAL
CAROLINA DE OLIVEIRA ALVARES
RAFAEL TADEO ANGELO
DIFUSÃO DE MATERIAIS POLÍMEROS NA CONCEPÇÃO DE PROTEÇÕES DE
MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS
Garça
2015
___________________________________________________________________
Faculdade de Tecnologia de Garça “Deputado Júlio Julinho Marcondes de
Moura”
CURSO DE TECNOLOGIA EM MECATRÔNICA INDUSTRIAL
CAROLINA DE OLIVEIRA ALVARES
RAFAEL TADEO ANGELO
DIFUSÃO DE MATERIAIS POLÍMEROS NA CONCEPÇÃO DE PROTEÇÕES DE
MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS
Artigo Científico apresentado à Faculdade de
Tecnologia de Garça – FATEC, como
requisito para aconclusão do Curso de
Tecnologia em Mecatrônica Industrial
examinado pela seguinte comissão de
professores.
Data da Aprovação 22/ 06 /2015
____________________________________
Prof. José Antônio Poletto Filho
FATEC – Garça
____________________________________
Prof. Marcos Henrique Piva
FATEC – Garça
____________________________________
Prof. Édio Roberto Manfio
FATEC – Garça
Garça
2015
DIFUSÃO DE MATERIAIS POLÍMEROS NA CONCEPÇÃO DE PROTEÇÕES DE
MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS
Carolina de Oliveira Alvares1
carolina.alvares@hotmail.com
Rafael TadeoAngelo1
rafatangelo@gmail.com
Prof. Dr. José Poletto Filho2 jpoletto@uol.com.br
RESUMO
Ao longo do tempo, devido a razões econômicas e tecnológicas, os polímeros passaram a
ocupar um lugar de destaque como um dos materiais mais utilizados pela indústria, o
desenvolvimento deste material se deu de forma gradativa tendo grandes impactos na
organização industrial. O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade de produção de
proteções de máquinas e equipamentos utilizando materiais polímeros em lugar de metais,
como é padrão atualmente. Os materiais poliméricos apresentam determinadas características
que possibilitam a elaboração de novas formas, maior segurança e durabilidade, entre outros
benefícios sobre o metal.Avaliando as características e propriedades dos materiais através de
pesquisas e testes técnicos,os resultados foram positivos e realizando ensaios mecânicos,
químicos e seguindo as exigências da NR 12, norma regulamentadora, foi confirmada a
aptidão do material para a viabilização do processo de substituição, o material polimérico de
Poliuretano foi qualificado como o material adequado para a função.
Palavras-Chave:Polímeros. Proteção. Indústria. Máquinas. Segurança. NR12
ABSTRACT
Over time, owing to economic and technological reasons, the polymers have gained a
prominent place as one of the most used materials in the industry, the development of this
material has been gradual having great impacts on the industrial organization. The objective
of this paper was to evaluate the feasibility of production of protections of machinery and
equipment using polymeric materials instead of metals, current standard. The polymeric
materials have certain characteristics that enable the elaboration of new forms, greater safety
and durability, among other benefits on the metal. Evaluating the characteristics and
properties of materials through research and technical tests, the results were positive and
performing mechanical, chemical tests and following the requirements of NR 12, regulatory
standard,was confirmed the suitability of the material for the viability of the replacement
process, the polymeric material of polyurethane was qualified as the material suitable for this
function.
Keywords: Polymers. Protection. Industry. Machines. Safety. NR12.
1 Alunos do curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial – FATEC - Garça 2 Docente da Faculdade de Tecnologia de Garça – FATEC
4
1 INTRODUÇÃO
De acordo com dados da Organização Internacional do Trabalho (OIT), que, desde
2003, adotou 28 de abril como Dia Mundial da Segurança e Saúde no Trabalho, ocorrem
anualmente 270 milhões de acidentes de trabalho em todo o mundo. Aproximadamente 2,2
milhões deles resultam em mortes. No Brasil, são 1,3 milhão de casos, que têm como
principais causas o descumprimento de normas básicas de proteção aos trabalhadores e más
condições nos ambientes e processos de trabalho (ONUBR, 2013).
Para a segurança em máquinas é possível descrever risco de acidente como sendo a
chance de um acidente particular ocorrer em determinado período de tempo, associado com o
grau ou severidade da lesão resultante (RAAFAT, 1989).
O termo “acidente” sugere que este evento ocorre por obra do destino, como algo
imprevisível, uma “fatalidade” fora do controle das ações humanas, mas acidentes ocorrem
devido a uma interação de vários fatores que estão presentes no ambiente ou na situação de
trabalho muito antes do seu desencadeamento. São, portanto, eventos previsíveis. Uma vez
eliminados estes fatores, que dão origem aos acidentes se pode eliminar ou reduzir a
ocorrência desses eventos (VILELA, 2000).
A Norma Regulamentadora Número 12exige as medidas prevencionistas de segurança
e higiene do trabalho a serem adotadas pelas empresas em relação à instalação, operação e
manutenção de máquinas e equipamentos, visando à prevenção de acidentes do trabalho. A
fundamentação legal, ordinária e específica, que dá embasamento jurídico à existência desta
NR, são os artigos 184 e 186 da CLT (Redação dada pela Lei nº 6.514, de 22.12.1977).
Atualmente, utiliza-se predominantemente proteções de aço, em várias configurações,
dependendo do tipo de proteção exigente. Porém, o aço, têm em suas características físicas
algumas limitações, que podem tornar a proteção vulnerável e consequentemente causando
acidentes. O aço, pode se romper caso alguma peça se solte da máquina, conduz corrente
elétrica podendo eletrocutar o operador, e também sofre com as ações do tempo, além de
elevar os custos de fabricação destas máquinas e equipamentos.
Levando em consideração estes aspectos, através de pesquisas e testes técnicos, pode
saber se a substituição do aço por materiais poliméricos é viável ou não.O polímero, têm
tomado lugar na indústria de forma rápida sendo aceito em várias aplicações, devido ao baixo
custo, e suas várias configurações. A substituição pela indústria de materiais tradicionais por
materiais poliméricos se deu de forma gradativa ao longo de vários anos, mas apenas nas duas
últimas décadas é que o ritmo dessa substituição se acelerou. Razões diversas, tanto
econômicas, quanto tecnológicas, influenciaram o andamento dessa mudança.
5
1.1 PROBLEMA DE PESQUISA
Após constatação do grande impacto social e econômico dos acidentes do trabalho
causados por máquinas, se tornou necessário realizar a adaptação das máquinas de acordo
com a Norma Regulamentadora 12, essa adequação é de grande importância na preservação
da vida do operador da máquina e dos outros colaboradores, sendo assim a melhor aplicação
possível dessas proteções é de extrema necessidade. Acidentes do Trabalho envolvendo
máquinas e equipamentos, geralmente são causados pelas más condições de funcionamento e
operação, onde falta investimento em prevenção com instalações das devidas proteções e/ou
dispositivos de segurança exigidos pela norma. A NR 12 estabelece requisitos mínimos
necessáriosnas fases de projeto e de utilização de máquinas e equipamentos para prevenção de
doenças e de acidentes do trabalho. Dentro desse contexto,a proposta deste trabalho é uma
concepção de proteções de maquinas e equipamentos explorando os materiais poliméricos
como matérias prima, afim de obter melhores resultados.
1.2 OBJETIVO
Desenvolver um protótipo para verificar a viabilidade de substituir o aço por materiais
polímeros em proteções de máquinas e equipamentos industriais, tendo em vista melhor
desempenho e eficácia de proteções conforme normas vigentes.
O objetivo doprojeto épropor uma nova concepção de proteções para máquinas e
equipamentos industriais atuando no desenvolvimento de polímeros como matéria prima para
estruturas de proteção seguindo a norma regulamentadora NR12, discutir a possibilidade de
melhorias e avanço no plano de segurança do trabalho,com base em estudos, pesquisas e em
tecnologias já existentes em mercado, e também melhor adequação da norma pela parte
empresarial.
1.3 RELEVÂNCIA
Devido a necessidade do mercado em relação a adequação de suas máquinas e
equipamentos. O aumento da fiscalização e as atualizações frequentes da norma
regulamentadora obrigam as empresas a estarem sempre com máquinas seguras nas suas
dependências. Evitar acidentes de trabalho é uma das maiores preocupações e um dos
principais focos de atenção do Ministério do Trabalho e Emprego. Preveni-lo, evitá-lo,
eliminar a possibilidade de sua ocorrência são as prioridades.
6
1.4 METODOLOGIA
Método cientifico é um conjunto de ações, propostas para encontrar a solução para um
problema, que têm por base procedimentos racionais e sistemáticos.
Para Gil (1999), a pesquisa tem um caráter pragmático, é um “processo formal e
sistemático de desenvolvimento do método científico. O objetivo fundamental da pesquisa é
descobrir respostas para problemas mediante o emprego de procedimentos científicos”.
O procedimento a ser utilizado nesse caso será o experimental através de um protótipo.
O método experimental consiste essencialmente em submeter os objetos de estudo à
influência de certas variáveis, em condições controladas e conhecidas pelo investigador, para
observar os resultados que a variável produz no objeto (Gil, 2008).
2. REVISÃO BIBLIOGRAFICA
2.1 MATERIAIS POLIMÉRICOS
Polímeros são compostos de origem natural ou sintética formados pela repetição de
um grande número de unidades químicas. As substâncias que dão origem aos polímeros por
reação química, são chamados monômeros. As unidades que se repetem ao longo da cadeia
polimérica e que caracterizam a composição química dos polímeros são chamadas de
unidades repetitivas ou meros (LENI AKCELRUD, 2007).
Figura 1 – Representação de um polímero.
Fonte: Adaptado de Padilha
Para Padilha (1997) os materiais polímeros podem se dividir em:
Polímeros Naturais
Os polímeros naturais são: a borracha; os polissacarídeos, como celulose, amido e
glicogênio; e as proteínas.A borracha natural é um polímero de adição, ao passo que os
polissacarídeos e as proteínas são polímeros de condensação, obtidos, respectivamente, a
partir de monossacarídeos e aminoácidos. A borracha natural é obtida das árvores
7
Heveubrasilienses (seringueira) através de incisão feita em seu caule, obtendo-se um líquido
branco de aspecto leitoso, conhecido atualmente por látex. As cadeias que constituem a
borracha natural apresentam um arranjo desordenado e, quando submetidas a uma tensão,
podem ser espichadas, formando estruturas com comprimento maior que o original.
Polímeros Sintéticos
Os polímeros sintéticos são sintetizados quimicamente, em geral, de produtos
derivados de petróleo. Em contrapartida aos polímeros naturais e naturais modificados, os
sintéticos são "injetados" como moléculas relativamente pequenas. Eles podem oferecer uma
infinidade de desenhos possíveis. São costurados para atender cada aplicação requerida. O
tamanho e composição química podem ser manipulados a fim de criar propriedades para
quase todas as funções dos fluidos.
Os materiais podem ser classificados por sua natureza, considerando suas propriedades
ou características físico-químicas, ou pela função que desempenham no produto do qual
fazem parte. Na linha das grandes categorias segundo a natureza é que se inserem as
classificações mais generalizadas que agrupam os materiais em quatro grandes categorias:
Polímeros, Cerâmicas, Metais e Compósitos. Essas classificações partem da natureza do
material e se fixam nas suas características técnicas e mesmo nas tecnologias de produção do
material, permitindo estudos que analisam o desenvolvimento científico e tecnológico destes
materiais (MEDINA, 1994).
2.2 INTRODUÇÃO DOS POLÍMEROS NA INDÚSTRIA
Os polímeros obtiveram maior foco nos anos 70 na área da indústria, diante das crises
do petróleo de 1973 e 1976 as indústrias automobilísticas recorreram a materiais mais leves
por razões ligadas ao consumo de combustível, assim os polímeros dobraram sua participação
na área porém havia dificuldades técnicas na fabricação da peça, na sua montagem, no
tratamento dos materiais e na incorporação da peça de plástico ao sistema e à montagem,
dificuldades essas que deram grande impulso a estudos levando ao desenvolvimento científico
e tecnológico destes materiais (MEDINA, 2000).
Ainda segundo Medina (2000), éimportante confrontar as propriedades físicas e as
características técnicas do material polímero com as funções que ele vai exercer no produto
final e com o processo de industrialização pelo qual ele vai passar até sua forma final, isso
porque os materiais são selecionados por suas características mas podem perdê-las, ou tê-las
diminuídas em alguma medida, tanto na produção como no uso final do produto. Além disso
os processos de fabricação não são somente processos para obtenção de formas genéricas,
8
mas transformam também as propriedades dos materiais, assim, guardar as propriedades
iniciais de forma estável sob condições de industrialização e de uso é cada vez mais exigido
do material utilizado. Em outras palavras, após usinados, cortados, dobrados, estampados,
comprimidos, colados, soldados, aparafusados, enfim montados, os materiais não mais
existem de per si, mas devem subsistir as características que lhe permitiram desempenhar
determinadas funções intermediárias e mesmo manter suas funções no produto acabado. Se
pode encontrar polímeros que além de não perderem suas características básicas, foram
desenvolvidos no sentido de atender melhor as condições de industrialização e as próprias
funções finais do produto, esse desenvolvimento tem evoluído em dois sentidos: o do
aprimoramento, quando o material evolui sobre o mesmo eixo característica/funções e
segundo, o da funcionalização, acontecendo quando o material adquire novas características
para atender a novas e/ou múltiplas funções, sendo o caso dos plásticos com transparência
vítrea que tem como característica boa condutibilidade elétrica.
A exploração dos materiais poliméricos gera cada vez mais inovações em materiais e
processos de fabricação de peças em substituição a técnicas tradicionais de usinagem e
montagem, essas mudanças vêm simplificando os processos de fabricação e possibilitando
vantagens operacionais, organizacionais e econômicas significativas (MEDINA, 2002).
Figura 2 – Polímeros na indústria.
Fonte: Adaptado de Gonçalves A. M.
9
2.3 APLICAÇÃO DE MATERIAIS POLIMÉRICOS A PROTEÇÕES
As propriedades mecânicas dos polímeros são dependentes da mobilidade molecular
que é influenciada pela natureza química das macromoléculas, pela massa molar, pela
presença de ramificações e de ligações cruzadas, do grau de cristalinidade, presença de
plastificantes, cargas, aditivos, orientação molecular e outros aspectos relacionados à história
térmica da amostra em particular. É imprescindível que o polímero apresente um desempenho
mecânico satisfatório durante a vida útil projetada para uma determinada aplicação. Alguns
materiais poliméricos apresentam grande resistência mecânica, comparáveis à resistência de a
alguns aços, sendo utilizados quando se necessita de alta resistência aliada a um baixo peso
(CALLISTER, 2000).
Os polímeros como qualquer outro material, possuem vantagens e desvantagens na sua
utilização. Após estudo de desempenho de materiais polímeros, foram recolhidos dados sobre
essas vantagens e desvantagens para aplicação em estruturas de proteções, conforme Quadro
1.
Quadro 1 - Vantagens e desvantagens da utilização de Polímeros x Metais.
Fonte: Adaptado deVieira et al., 2010
2.4 TIPOS DE POLÍMEROS
Os polímeros constituem um importante grupo de materiais de engenharia pela sua
facilidade de produção e variadas aplicações. Esses materiais incluem desde líquidos de baixa
viscosidade e borrachas elásticas até sólidos rígidos,possuindo cada um, características
próprias, as quais proporcionam o fabrico e a produção dos mais distintos componentes. No
quadro 2, pode- se observar os principais tipos de polímeros e suas propriedades.
10
Quadro 2 – Tipos de polímeros e suas características.
Fonte: Adaptado de Medina H. e Naveiro R.
Os polímeros podem ser moldados em formas apropriadas, tais como tubos, filmes,
fios, tecidos, revestimentos e peças diversas. Os materiais poliméricos têm cada vez mais
aplicações em diversos setores, como na construção civil, indústria automotiva, produção de
eletro-eletrônicos e embalagens. A importância destes materiais pode ser observada no
cotidiano, onde uma grande quantidade de objetos de plásticos sustenta uma intensa atividade
industrial (CADORE et al., 2008).
No quadro 3, pode- se observar e comparar os dados de massa especifica e
condutividade térmica dos materiais de construção do grupo de metais e do grupo de
poliuretanos sintéticos.
11
Quadro 3 – Condutividade térmica de materiais de construção
Fonte: Adaptado de Protolab.
2.5 O POLIURETANO
O Poliuretano, também conhecido como Uretano Sólido, é um material de engenharia,
que substitui com grandes vantagens plásticos com características de elastômero (borrachas) e
outros plásticos estruturais, devido à grande variação de durezas possíveis de se estabelecer na
sua formulação, é um material de excepcional versatilidade, caracterizado por ter alta
resistência ao desgaste por abrasão, baixo coeficiente de atrito, boa elasticidade, resistência ao
rasgo (corte) e a sua propagação, capacidade de suportar grandes cargas (tração e compressão)
sem deformações permanentes, resistência a impactos, boa resiliência e temperatura de
trabalho de até 100° C (SANTOS, 2011).
Apesar de a tecnologia do poliuretano ser recente, a química da uretana data de 1849,
quando Wurtz e Hoffmann divulgaram reações envolvendo um isocianato e um composto
hidroxílico. Essas reações ficaram por muito tempo limitadas a experiências de laboratório,
até que em 1937, na Alemanha, Dr. Otto Bayer e colaboradores deu início à indústria de
poliuretanos, explorando o uso comercial dos isocianatos e começando a trabalhar no
desenvolvimento de polímeros à base de poliésteres, que se tornariam competitivos com o
nylon. Utilizado em diversas aplicações e em diversas formas, o Poliuretano é hoje um dos
materiais que mais proporcionam desenvolvimentos na área industrial por possuir uma gama
de características físicas, mecânicas, químicas e térmicas. Podemos encontra-lo como espuma
semi-flexível, espuma semi-rígida, termoplástico ou termofixo (VILAR, 2004).
12
Em relação ao marcado mundial, os PU's ocupam a sexta posição com cerca de 5% do
mercado dos plásticos mais vendidos, sendo um dos mais versáteis empregados pela indústria.
A distribuição por percentual é apresentada a seguir na tabela 1.
Tabela 1 – Demanda mundial de PU por região e por produto (1000t).
Fonte: Adaptado de Gonçalves A. M.
O consumo brasileiro de Poliuretano se divide em diversos setores, estratégicos e
importantes da economia, como: Mineração, Petróleo e Gás, Siderurgia, Ferrovia, Naval,
Agronegócio, Automobilístico, Metal-Mecânica, Calçadista e Equipamentos. Não há
nenhuma dúvida de que nos últimos 35 anos o poliuretano avançou de simples curiosidade de
laboratório até produtos comerciais de grande importância, saltando de uma produção total de
meio milhão de toneladas nos Estados Unidos em 1970 para 4,1 milhões de toneladas em
2010. Novos produtos e novos processos continuarão a surgir devido ao trabalho incessante
de pesquisa e desenvolvimento nesse campo(VILAR, 2004).
O consumo deste material no Brasil vem crescendo gradativamente ao longo do
tempo, conforme pode-se observar na figura 1.
Figura 3 – Gráfico de produção de PU no Brasil 1998 – 2008.
Fonte: Adaptado de Gonçalves A. M.
13
Na América Latina, o Brasil é o maior consumidor de PU, representando 50% do total
em 2008, seguido do México com 20%(GONÇALVES, 2013).
A escolha de um material adequado para determinada aplicação deve sempre respeitar
e estar de acordo com as normas vigentes, assim garantindo, além de desempenho, a
segurança e saúde.
2.6 NORMA REGULAMENTADORA 12
A Norma Regulamentadora 12 (2013) vem sendo reformulada nos últimos anos com
objetivo de impor novos princípios fundamentais e medidas de proteção para garantir a saúde
e a integridade física. Dentro desse contexto, se é colocado em proposta utilizar os materiais
poliméricos como forma de aprimorar as proteções, melhorando seu desempenho e eficácia.
A NR 12, editada pelo Ministério do Trabalho (MTE), é o diploma jurídico a ser
obedecido pelos empregadores brasileiros para evitar que esses acidentes aconteçam,
contemplando as medidas essenciais para que seres humanos não se machuquem, incapacitem
ou morram (MENDES, 2001).
Os princípios gerais desta Norma Regulamentadora e seus anexos definem referências
técnicas, princípios fundamentais e medidas de proteção para garantir a saúde e a integridade
física dos trabalhadores e estabelece requisitos mínimos para a prevenção de acidentes e
doenças do trabalho nas fases de projeto e de utilização de máquinas e equipamentos de todos
os tipos, e ainda à sua fabricação, importação, comercialização, exposição e cessão a qualquer
título, em todas as atividades econômicas, sem prejuízo da observância do disposto nas
demais Normas Regulamentadoras aprovadas pela Portaria nº 3.214, de 8 de junho de 1978,
nas normas técnicas oficiais e, na ausência ou omissão destas, nas normas internacionais
aplicáveis.
Os Parâmetros exigidos pela norma referente a confecção da proteção de máquinas e
equipamentos exigem que todas as máquinas e equipamentos cujas partes móveis apresentam
riscos de lesão deverão possuir algum tipo de proteção que impeça o contato do operador.
Segundo NR12 (2010) Art. 12.42, as proteções devem ser projetadas e construídas de
modo a atender aos requisitos de segurança especificados, alguns deles são:
- Cumprir suas funções apropriadamente durante a vida útil da máquina ou possibilitar a
reposição de partes deterioradas ou danificadas;
- Ser constituídas de materiais resistentes e adequados à contenção de projeção de peças,
materiais e partículas;
14
- Fixação firme e garantia de estabilidade e resistência mecânica compatíveis com os esforços
requeridos;
- Resistir às condições ambientais do local onde estão instaladas;
- Impedir o acesso à zona de perigo;
- Ter ação positiva, ou seja, atuação de modo positivo;
- Não acarretar riscos adicionais.
O Artigo 12.133 da norma especifica que o projeto deve levar em conta a segurança
intrínseca da máquina ou equipamento durante as fases de construção, transporte, montagem,
instalação, ajuste, operação, limpeza, manutenção, inspeção, desativação, desmonte e
sucateamento por meio das referências técnicas indicadas nesta Norma, a serem observadas
para garantir a saúde e a integridade física dos trabalhadores.
3 DESENVOLVIMENTO DO PROTÓTIPO
Para um produto ter sucesso é necessária a correta seleção do material de acordo com
as necessidades exigidas pela aplicação do mesmo. Em nosso caso a substituição aço por um
material polimérico que ofereça melhores resultados.
A variedade dos polímeros é substancial. Cada material tem seus atributos e
deficiências. Desta forma o essencial, quando falamos em aplicações de engenharia, é
verificar cada tipo e então selecionar o que melhor atende às necessidades da aplicação em
questão proporcionando melhor custo benefício. O escolhido é o Poliuretano Rígido
Estruturalcom densidades entre 150 Kg/m³ a 850 kg/m³. Poliuretanos com célula microcelular
e estrutura rígida, como exemplos podemos citar: Aerofólios automotivos, molduras e peças
decorativas, painéis de caixas eletrônicos, peças técnicas automotivas, fabricação de
protótipos, peças técnicas em geral. Aplicados também em mobílias na imitação de madeiras e
peças estruturais.
Em relação aos metais, as principais vantagensdo poliuretano são menor massa, menor
índice de ruído, melhor ajustee a resistência à corrosão.
Peças fabricadas em poliuretano sãomais leves que o metal e mais fáceis de manusear,
isso resulta numa diminuição de peso em máquinas e equipamentos. Para além disto, as peças
de metal tendem a gerar maior índice de ruídos que as peças de poliuretano absorvem.
Os poliuretanos substituem metais em várias aplicações, pois podem ser facilmente
fundidos em moldes e também são resistentes à abrasão.
Para possibilitar serem feitas as devidas analises para melhor difusão no projeto,
corpos de prova passaram por testes de dureza, impacto, tração e flexão.
15
O Ensaio de flexão
O ensaio visa estudar o comportamento de um corpo de prova, simulando uma viga bi-
apoiada, por meio de um ensaio de flexão em 3 pontos. Determina-se tensão e a deformação
máxima da viga no regime elástico, flecha real e teórica para essa carga na região elástica,
rigidez e flexibilidade da viga, energia de deformação armazenada pela viga e os raios de
curvaturas da viga (plano longitudinal e transversal).
O Ensaio de Tração
O Ensaio de tração é amplamente utilizado para o levantamento de informações
fundamentais sobre a resistência e comportamento mecânico dos polímeros, em especial
flexíveis e semi-rígidos. O ensaio consiste na aplicação de uma carga uniaxial crescente à
amostra, ao mesmo tempo em que são medidas as variações na sua dimensão.
Os Ensaios de Temperatura e Inflamabilidade
O ensaio de temperatura é utilizado para obter informações sobre a resistência ao calor
dos materiais. O ensaio consiste na colocação de uma amostra do material em um forno
adequado com controle de temperatura.
O ensaio de inflamabilidade é utilizado para obter informações sobre a propagação de
chamas dos materiais. O ensaio consiste na aplicação direta de um foco de chama sobre a
amostra do material.
3.1 ENSAIOS
3.1.1 Ensaio de Tração
Foram realizados ensaios em duas amostras de poliuretano, a primeira com 25mm de
espessura e 200mm de comprimento. Neste corpo de prova o ensaio não obteve o resultado
esperado, pois o corpo se soltou da máquina antes do ponto de colher dados, e não foi
possível obter dados conclusivos, como mostra na figura 4.
16
Figura 4 – Gráfico Tensão x Deformação: 1º Ensaio de Tração
Fonte: Dos autores.
Já no segundo ensaio, foi utilizado um corpo de prova com 20mm de espessura e
300mm de comprimento. Neste Ensaio, apesar do corpo se ter se soltado após um longo
tempo, o material sofreu um deslocamento total de 109mm no seu comprimento com a
aplicação de uma força de 1100N, e a espessura no ponto máximo do teste chegou a 15,6mm,
como mostra nas figuras 5 e 6 respectivamente e figuras 11 e 12 no anexo A.
Figura 5 – Gráfico Tensão x Deformação: 2º Ensaio de Tração
Fonte: Dos autores.
17
Figura 6 – Corpo de prova: Ensaio de Tração
Fonte: Dos autores.
3.1.2 Ensaio de Flexão
No Terceiro ensaio, foi realizado um teste de flexão em um corpo de prova de 30mm
de espessura e 143mm de comprimento. Neste Ensaio Obteve-se um resultado satisfatório,
pois o corpo se deslocou 59mm sem sofrer qualquer alteração na sua estrutura física, e após
essa força aplicada, o corpo voltou ao estado inicial. Como Mostra nas Figuras 7 e 8
respectivamente e figuras 13 e 14 no anexo A.
Figura 7 – Gráfico Tensão x Deformação: Ensaio de Flexão
Fonte: Dos autores.
18
Figura 8 – Corpo de prova: Ensaio de Flexão
Fonte: Dos autores.
3.1.3 Ensaio de Temperatura
No quarto ensaio, foi colocado um corpo de prova de 30mm de diâmetro e 120mm de
comprimento, em um forno com temperatura crescente. O Material permaneceu intacto
durante o aquecimento do forno. Após os 250º com temperatura ainda crescente, nas
extremidades do corpo, iniciou um processo de cristalização e aos 300º constantes durante 15
minutos, uma face do corpo já havia cristalizado por completo. O Corpo de Prova permaneceu
dentro do forno durante 23 minutos. Neste ensaio obteve-se o resultado esperado, pois o
material não derreteu em momento algum, e após uma longa exposição ao calor intenso e
constante, o mesmo sofreu uma cristalização parcial, conforme pode se observar na figura 9 e
figura 15 no anexo A.
Figura 9 – Corpo de prova: Ensaio de Temperatura
Fonte: Dos autores.
3.1.4 Ensaio de Inflamabilidade
No quinto ensaio, foi colocado um corpo de prova cilíndrico, com diâmetro de 25mm
e comprimento de 20mm sobre uma placa resistente ao calor e aplicado uma chama direta no
corpo de prova. Enquanto havia incidência de fogo no corpo, o fogo o consumia, e assim que
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o fogo direto foi retirado, o mesmo se apagou no corpo de prova. Conclui-se que o material
não propaga chamas, pois o mesmo só se desfaz enquanto há incidência de chama sobre ele.
Figura 10 – Corpo de prova: Ensaio de Inflamabilidade
Fonte: Dos autores.
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Desde as primeiras aplicações de estruturas poliméricas, os avanços na área de
pesquisas permitiram que os polímeros fossem utilizados em muitos campos da indústria,
permitindo, entre outros aspectos, que se substituíssem materiais clássicos, como o metal,
pelos polímeros.
O intuito do trabalho foi aproveitar-se das múltiplas propriedades dos polímeros, de
modo a adequá-las a estruturas de proteção. A sua capacidade de adquirir formas facilmente,
segurança e durabilidade, faz com que estes materiais proporcionem consideráveis melhorias
para o produto final.
No geral os polímeros estão totalmente capacitados para servir a indústria, os testes
técnicos foram satisfatórios comprovando que o Poliuretano (PU) é um material bastante
flexível e com uma zona elástica muito alta, dificilmente atingindo a zona plástica e o
rompimento do material. Nos testes realizados, o Poliuretano (PU) atingiu as expectativas e o
material mostrou-se apto para a utilização em proteções de equipamentos.
Por fim, conclui-se que pode ser viável a substituição de metais por polímeros na
aplicação desejada, como resultado minimiza-se riscos e maximiza-se desempenho e
segurança.
20
5 REFERÊNCIAS
AKCELRUD, L., “Fundamentos da Ciência dos Polímeros”, Cap.1 – pp.1, São Paulo,Editora
Manole, 2007.
BRASIL. Decreto Lei nº 6.514:“Da segurança e da medicina do trabalho”, Consolidação das
Leis do Trabalho, 1997. Disponível
em:<http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/LEIS/L6514.htm#capV>Acesso em: 20 jan. 2015.
BRASIL, MINISTÉRIO DO TRABALHO, Norma Regulamentadora nº12. Máquinas e
Equipamentos. Redação dada pela Portaria SIT n.º 197, 2010. Disponível
em:<http://portal.mte.gov.br/legislacao/norma-regulamentadora-n-12-span-class-destaque-
novo-span.htm>Acesso em: 20 jan. 2015.
BRASIL, MINISTÉRIO DO TRABALHO, Norma Regulamentadora nº12. Máquinas e
Equipamentos, 2013. Disponível em:<http://portal.mte.gov.br/legislacao/norma-
regulamentadora-n-12-span-class-destaque-novo-span.htm>Acesso em: 20 jan. 2015.
CADORE S.;MATOSO E.;SANTOS M. C. “A espectrometria atômica e a determinação de
elementos metálicos em material polimérico”, Química Nova vol.31, no.6, São Paulo, 2008.
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ANEXO A
Figura 11 – Corpo de prova: Estado final do teste e pós-teste.
Fonte: Dos autores.
Figura 12 – Gráfico tensão x deformação final: Ensaio de Tração
Fonte: Dos autores.