1

RELATÓRIO DE ESTÁGIO NA EMPRESA BABAÇUBRAS COM

ACOMPANHAMENTO E EXECUÇÃO NO DESENVOLVIMENTO DE MÁQUINA

PARA BENEFICIAMENTO DE COCO BABAÇU

2

INSITUTO FEDERAL DO PIAUÍ

Engenharia Mecânica

Relatório De Estágio Na Empresa BABACUBRAS Com Acompanhamento E

Execução No Desenvolvimento De Máquina Para Beneficiamento De Coco

Babaçu

Aluno: Antônio Ítalo Rodrigues Pedrosa

Teresina (PI)

Janeiro/2012

3

ANTÔNIO ÍTALO RODRIGUES PEDROSA

Relatório de Estágio Supervisionado

Relatório apresentado como conclusão do

Estágio Supervisionado do Curso

de Engenharia Mecânica do

Instituto Federal do Piauí.

Professor Supervisor:

Dr. Darley Fiácrio de Arruda Santiago

Período: setembro de 2011 a fevereiro de 2012

Teresina (PI)

2012

4

ESTÁGIO EM ENGENHARIA MECÂNICA

Identificação da Empresa:

Unidade Executora: Demóstenes Cardozo Leite ME

Nome Fantasia: BABACUBRAS INDÚSTRIA E COMÉRCIO LTDA.

Bairro: PORTAL DA ALEGRIA

Cidade: TERESINA

Telefone: (86) 8832-8567

Área na empresa onde foi realizado o estágio: Engenharia

Data de início: Setembro de 2011

Data de término: Fevereiro de 2012

Duração em horas: (editar)

Responsável pelo estágio: Darley Fiácrio de Arruda Santiago

APRESENTAÇÃO DA EMPRESA

A empresa BABACUBRAS existe há mais de 10 anos desenvolvendo um

equipamento para beneficiamento total do coco babaçu. Essa empresa surgiu da

necessidade que as mulheres “quebradeiras de coco” têm de sair do regime de

escravidão imposto pelo mercado de babaçu em que o trabalho de 8 horas diárias

lhe rende apenas 9 (nove) reais de renda.

Ainda sem nenhum fim lucrativo, a empresa se mantém com investimento de

pesquisa do SEBRAE até que o equipamento final esteja pronto para

industrialização em larga escala com todas as exigências necessárias. Vale ressaltar

que apesar da existência de outras empresas que trabalham no ramo, ainda não se

tem notícia da efetividade de nenhuma delas, tornando o projeto inovador e pioneiro.

5

1. INTRODUÇÃO

O relatório a seguir apresenta a experiência profissional adquirida e os

resultados obtidos com o desenvolvimento de uma máquina pré-projetada para

beneficiamento total de coco babaçu na empresa BABACUBRAS amparada pelo

SEBRAE e idealizada por Demóstenes Cardozo Leite.

O babaçu (Orrbignya speciosa) é uma das principais palmeiras encontradas

no Brasil, principalmente no nordeste. Seus frutos têm formatos ovais e são

encontrados em cachos no topo das palmeiras, que podem chegar a até 20 metros

de altura. No seu interior, são encontradas de 3 a 4 sementes oleaginosas, bastante

utilizadas na produção de óleo vegetal, margarinas, cosméticos, lubrificantes, entre

outros. O problema é que essas amêndoas representam apenas 6 a 8 % do fruto.

O babaçu é dividido em epicarpo (11%), mesocarpo (23%), endocarpo (59%)

e amêndoas (7%), que é mostrada na figura 1. O epicarpo fornece um excelente

carvão quando secada apropriadamente, já a sua amêndoa é bastante empregada

para a produção de óleos e cosméticos. O mesocarpo também é comumente visto

em adornos de bijuterias e enfeites em geral.

A ideia da invenção de uma máquina para beneficiamento de babaçu veio da

necessidade que as “mulheres quebradeiras de coco”, como são chamadas por

passarem o dia quebrando o coco babaçu, de sair do regime de escravidão imposto

por esse segmento do mercado onde uma jornada de 8 horas de trabalho diários

rendem apenas 9 reais de renda para cada uma, representando 270 reais mensais,

o que equivale a menos da metade de um salário mínimo.

O Sr. Demóstenes Leite conhecia bem essa realidade encontrada

principalmente nos estados do Piauí e Maranhão e se propôs a desenvolver um

equipamento capaz de automatizar a quebra desse coco. Sozinho, ele conseguiu

construir uma máquina que separa o epicarpo, o mesocarpo e o endocarpo do

babaçu e autenticou seu resultado em patente.

6

Figura 1 – Corte transversal do coco babaçu. De fora para dentro: epicarpo,

mesocarpo, endocarpo e amêndoa

Apesar de funcional, a máquina construída não era viável por ainda possuir

problemas de dimensão, resistência, vibração e custos. A máquina se mostrava

muito grande para realizar tarefas simples de separação dos componentes do

babaçu, e mesmo assim, ainda não possuía resistência suficiente para trabalho

contínuo e rotineiro, que sempre acabava por danificar a máquina com poucas horas

de trabalho, dessa maneira, a produção ficaria sempre intermitente. A quebra do

coco provocava vibração e ruído bastante acima dos níveis suportados e

regulamentados para segurança do trabalhador e seu custo ainda era bastante

elevado por se tratar de uma máquina com características tão superdimensionadas.

Seus pontos negativos foram separados entre os quatro alunos integrantes do

projeto, sob supervisão do professor Dr. Darley Fiácrio de Arruda Santiago, definidos

como: excesso de vibração, superdimensionamento e busca de materiais mais

acessíveis. A parte que coube a esse relatório foi o redimensionamento do

equipamento acompanhando as modificações necessárias nos outros setores.

7

Para isso, foram necessárias alterações no equipamento já existente, mas

também foi decidido que o princípio de funcionamento seria mantido para que não

fugisse do regulamentado pela patente e por já ser conhecido na primeira máquina,

agora apenas aprimorando os pontos necessários. O redimensionamento da

máquina traria condições favoráveis de transporte e alocação. Além disso, a redução

de suas dimensões também ocorreria em redução de custos com material.

A primeira máquina (figura 2) era feita em uma estrutura rígida de bloco único,

mas segmentada em três estágios: Pelador, Centrífuga e Quebrador. O babaçu era

levado até o pelador por meio de uma esteira controlada para garantir o fluxo

uniforme de coco que era injetado na máquina.

Figura 2- Projeto inicial da máquina para beneficiamento do coco babaçu

O pelador (1º estágio) era composto por 7 pares de martelos de dimensões

612,82x100x19,05 mm acoplados em forma de cruz separados por discos de

Ø135x38 mm colocados entre eles responsáveis pela sua posição, necessária para

movimentação do material dentro da máquina (Figura 3). Esses martelos ficam em

constante rotação e provocam leves impactos no babaçu e atrito entre o coco e a

parede do pelador.

8

Impacto refere-se à colisão de duas massas com velocidade relativa inicial.

(...) Choque é um termo mais geral usado para descrever qualquer distúrbio ou força

aplicada subitamente. Portanto, o estudo de choque inclui impacto como um caso

especial (SHIGLEY, 2011).

Trataremos nesse relatório, portanto, os impactos relativos ao coco com as

barras de aço do equipamento, como choques, uma vez que ele acontece de forma

aleatória e com as velocidades desconhecidas em sua maioria, devido ao

movimento oscilatório do coco dentro da máquina.

O choque, nesse estágio, deve ser suficiente apenas para retirar a fibra

superficial do coco, sem quebrá-lo, e a separação e posição dos martelos deve ser

tal que garanta atrito suficiente para que nenhum coco saia sem ter sido pelado e

que ele seja deslocado até o próximo estágio. O cilindro do pelador era peneirado na

parte de baixo para que o pó do babaçu caísse para um exaustor, indispensável,

pois a gravidade não era suficiente para sugar esse pó já que o próprio movimento

do pelador funcionava como hélice e criava correntes de ar que puxavam esse

resíduo.

Figura 3 – Vista do Pelador da primeira máquina com os seus martelos

posicionados

9

A centrífuga (2º estágio) servia para separar a fibra retirada no primeiro

estágio do coco pelado (Figura 4). Ela era composta de um cilindro de Ø780x480

mm, com rasgos de 15x160 mm espaçados de 25 mm uns dos outros, em aço

carbono 1045, acoplada ao eixo que girava para que pudesse ocorrer a separação

da fibra, mas que também pudesse transportar a coco pelado para o último estágio.

Abaixo da centrifuga era acoplado um exaustor para sugar a fibra e direcioná-la para

um reservatório.

Figura 4 – Vista frontal da centrífuga instalada na primeira máquina

O último estágio era o quebrador (3º estágio), responsável por quebrar o coco

para separar o mesocarpo da amêndoa (Figura 5). O quebrador também possuía

três pares de martelos de dimensões 612,82x100x19,05 mm acoplados em forma de

cruz que giravam junto ao eixo. Fixo na estrutura da máquina existe um retentor de

dimensões 320x50x50 mm onde o babaçu fica encostado pronto para receber o

impacto do martelo que passa rente a esse ponto, despedaçando o coco. O

10

mesocarpo e a amêndoa caem em uma tubulação em que será realizada a

separação por diferença de densidade, já que os tamanhos são bastante uniformes

impossibilitando a peneira. Este é um dos setores que mais apresenta problemas,

pois os martelos sofrem fadiga extrema ao se chocar com o babaçu devido à alta

resistência da semente, ocasionando falhas constantes no equipamento como

trincas, rupturas e desbalanceamento do eixo, acarretando na parada da máquina.

A separação do endocarpo e do mesocarpo se dá por meio de diferença de

densidade, já que depois do quebrador eles se encontram misturados em várias

partes pequenas e uniformes, restando essa como única opção conhecida. Os

pedaços são despejados em um recipiente com uma mistura de densidade

intermediária entre a do endocarpo e a do mesocarpo. Um parafuso rosca-sem-fim

coleta os pedaços que ficam boiando e despejando no local definido (Figura 6).

Figura 5 – Quebrador da primeira máquina acoplado e com seus martelos

posicionados na parte interna do cilindro.

11

Figura 6 – Parafuso rosca-sem-fim para separação do mesocarpo/endocarpo

2. ATIVIDADES E RESULTADOS

Definidos os principais desafios a serem trabalhados no projeto, serão

apresentadas neste relatório o que foi trabalhado no redimensionamento da nova

máquina.

Primeiramente, foi procurada uma forma de reduzir o tamanho do

equipamento para que fosse de fácil locomoção, instalação e para que seus custos

fossem reduzidos significativamente. A redução nas proporções da máquina também

proporcionaria redução da potência exigida, uma vez que o motor a ser utilizado

teria que realizar menor trabalho para manter funcionando a máquina. No primeiro

protótipo, utilizava-se um motor de 20 cv acoplado ao eixo por meio de polias de

redução para garantir torque necessário para quebrar o babaçu dentro do

equipamento.

A alternativa encontrada foi a de separar os estágios do equipamento em

módulos, dessa maneira, cada módulo utilizaria o motor que fosse necessário para

realizar sua atividade, pois cada um dos estágios precisava de torques diferentes.

Ao primeiro módulo (Pelador), foi definido que as novas dimensões seriam de

(editar) com uma quantidade de (editar) martelos colocados em cruz assim como na

estrutura anterior. Na ponta dos martelos foram introduzidas pastilhas de aço como

12

material de sacrifício, pois é nessa área que ocorre o maior desgaste, facilitando a

troca e reduzindo os custos com manutenção nesse setor do equipamento.

A velocidade de resfriamento é um fator que determina a dureza. Uma

velocidade de resfriamento controlada é denominada têmpera. (...) A têmpera em

água é usada para aços-carbono e, com médio teor de carbono aços e baixa liga.

(...) Quando o material é resfriado rapidamente para 205ºC ou menos, a austenita é

transformada em uma estrutura chamada martensita. A martensita é uma solução

sólida supersaturada de carbono em ferrita e a forma mais dura e resistente do aço

(SHIGLEY, 2011).

Para endurecer um aço de médio ou de baixo carbono, a peça é aquecida

acima de sua temperatura crítica (aproximadamente 760ºC), deixa-se que se

equilibre por um tempo e depois é repentinamente resfriada até a temperatura

ambiente por imersão em um banho de água ou óleo (NORTON, 2007).

Logo, as pastilhas de aço passaram por tratamento térmico adequado para

obtenção da martensita, por meio da têmpera. Isso garantiu maior resistência ao

impacto com o coco, aumentando a vida útil desse metal de sacrifício. Essas

pastilhas possuem (editar) e são feitas de aço 1045 temperadas à temperatura de

900ºC por 30 minutos e resfriados em 90 litros de água (uma a uma) à temperatura

de 30ºC.

Além disso, foram eliminados os espaçadores acoplados ao eixo e utilizadas

buchas de fixação cônicas da marca SKF H2311 (Figura 7), com a vantagem de que

elas podem prender o martelo em quaisquer posições e são muito mais leves e

seguras, evitando inclusive problemas de desbalanceamento. Os cálculos realizados

mostraram que um motor de (editar) seria suficiente para o problema, e com uma

margem de segurança foi acoplado um motor de (editar) diretamente ao eixo para

evitar perdas de carga pela correia.

13

Figura 7 – Bucha de fixação (SKF – CATÁLOGO GERAL, 1989)

O segundo estágio (Centrífuga) foi eliminado, tendo em vista que na saída do

pelador já é possível separar a fibra do coco pelado com um simples sistema de

ventilação e esteira, que reduziria bastante a quantidade de energia requerida no

caso de uma nova centrifuga.

O terceiro módulo (Quebrador) também foi reduzido para as dimensões

(editar) com apenas um par de martelos acoplados em cruz, mas com dimensões

mais robustas de (editar). Também foi adicionada uma lâmina na ponta de cada

martelo para auxiliar no corte do coco, em vez de estilhaça-lo, exigindo menos

esforço do motor e evitando empenos no eixo. Com a adição da lâmina, notou-se

que a amêndoa tende a sair mais inteira, o que facilitará significativamente no

próximo segmento, o de separação do mesocarpo. Por essas alterações, conseguiu-

se utilizar um motor de (editar) também acoplado diretamente no eixo, que ajudou a

reduzir a dimensão desse último módulo e evitar perdas de carga na correia.

A alimentação da máquina se dará por uma esteira de dimensões (editar)

acoplada a um motor com potencia de (editar) que funcionará a uma velocidade de

(editar), fazendo uma média de (editar) cocos por minuto.

14

3. MATERIAIS E MÉTODOS

Devido a dificuldades de aquisição de equipamentos como torno e fresa, toda

a parte de usinagem foi realizada em oficina especializada, bem como o processo de

soldagem que também foi realizado por pessoal capacitado.

A montagem da máquina com todos os seus acessórios e peças foi realizada

na própria oficina da empresa com acompanhamento pessoal do Sr. Demóstenes

Leite, do Prof. Dr. Darley Santiago e dos quatro estagiários de Engenharia

Mecânica. Os rolamentos e mancais utilizados foram devidamente consultados no

catálogo fornecido pelas fabricantes.

Todo o processo de têmpera foi realizado no laboratório de ensaio de

materiais do Instituto Federal do Piauí, em forno de indução eletromagnética próprio,

sob orientação do professor e auxílio da bibliografia (SENAI, 1997). As pastilhas de

aço foram inseridas uma a uma no forno de indução até atingirem a cor rubro a

900ºC por 20 minutos e retiradas cuidadosamente mergulhados em água a

temperatura ambiente de 25ºC equipados com EPI obrigatório para resfriamento

rápido (Tabela 1) por mais 30 minutos até que fosse atingido o equilíbrio térmico.

15

TABELA 1 – Tabela auxiliar para realização de têmperas em aços

4. CONCLUSÃO

Em andamento.

5. BIBLIOGRAFIA

NORTON, ROBERT L. Projeto de máquinas: uma abordagem integrada. Editora

Bookman. 2ª Edição. 2007

RICHARD G. BUDYNAS; J. KEITH NISBETT. Elementos de Máquinas de Shigley -

Projeto de Engenharia Mecânica. Editora Bookman. 8ª Edição. 2011

SENAI, CPM - Programa de Certificação de Pessoal de Manutenção, 1997

SKF – CATÁLOGO GERAL, 1989

SOLER, Marcia Paisano; VITALI, Alfredo de Almeida; MUTO, Eric Fumhio.

Tecnologia de quebra do coco babaçu (Orbignya speciosa). Ciência Tecnologia

Alimentos, Campinas. V. 27, 2007.