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    Ensaios de resistncia do PVC

    Os alunos Joo Vtor Luz Hoeflich e Everson Silvano Braciak, do curso de

    Engenharia Mecnica, realizara! alguns testes e! tu"ula#$es de %V& de

    diferentes di!etros'

    Joo Vtor Luz Hoeflich

    Everson Silvano Braciak

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    O o"(etivo )rinci)al era avaliar a resist*ncia !ecnica de dois e+ui)a!entos,

    engatinhador e andador, desenvolvidos )or eles na disci)lina de %ro(eto inal

    --' Os ensaios fora! realizados e! la"orat.rios do /e)arta!ento 0cad*!icos

    de Mecnica 1/0ME&2' 0"ai3o so a)resentados os ensaios realizados e as

    )ri!eiras conclus$es a res)eito da resist*ncia do %V& +uando su(eito a

    diferentes solicita#$es !ecnicas'

    Ensaio de Trao

    0 e3ecu#o do ensaio de tra#o, cu(a !ontage! 4 !ostrada na igura

    5, teve dois o"(etivos6

    57 Verificar a tenso li!ite de escoa!ento do tu"o de %V& sold8vel'

    97 Verificar a resist*ncia da cola co!)arativa!ente a do tu"o integro'

    Figura 1 - Montagem para os testes de Trao.

    Corpos de Prova

    %ara a realiza#o dos testes de tra#o fora! utilizados 59 cor)os de

    )rova co! 99: !! de co!)ri!ento e 9: !! de di!etro cada' Essas

    di!ens$es fora! adotadas devido as li!ita#$es da !8+uina utilizada )ara o

    ensaio, a +ual s. )ossui !ordentes )ara tracionar cor)os co! no !83i!o 9:

    !! de di!etro'/entre os cor)os de )rova, !ostrados nas iguras 9 e ;, !etade deles

    era! tu"os de %V& inteiri#os e os de!ais cor)os )or seg!entos de tu"os

    unidos atrav4s de u!a luva e cola'

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    Figura 2 - Corpos de prova inteirios - Ensaio de Trao

    Figura 3 - Corpos de prova coados - Ensaio de Trao

    0 +uantidade de tu"os inteiros e! %V& foi escolhida )ara +ue se

    )udesse realizar ensaios e! duas velocidades de defor!a#o diferentes6)ri!eira!ente tr*s tu"os co! u!a )e+uena velocidade e os tr*s restantes a

    u!a relativa!ente !aior' O n

    velocidade foi adotado )or ser estatistica!ente a !enor +uantia +ue a)resenta

    resultados significativos'%ara os tu"os colados o)tou7se )or realizar os seis ensaios a "ai3a

    velocidade, )ois (8 era )revisto +ue no haveria grande defor!a#o

    longitudinal, e u!a grande velocidade aca"aria distorcendo os resultados' 0l4!

    disso, a +uantidade !aior de ensaios )ara os !es!os )ar!etros )oderia

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    contornar )ossveis resultados incoerentes, frutos de falhas durante o )rocesso

    de colage! do cor)o de )rova, )or e3e!)lo'

    Execuo

    %ara a realiza#o dos ensaios, )ri!eira!ente adotou7se a velocidade

    de 5: !!=!in )ara o traciona!ento dos cor)os de )rova' %ara o teste dos

    tu"os colados este valor )ara o )ar!etro !ostrou7se ade+uado' %ara o tu"o

    inteiri#o, duas velocidades fora! utilizadas6 5: !!=s e >: !!=s'0l4! disso, devido a "ai3a resist*ncia a tra#o do tu"o de %V& e!

    rela#o aos !etais nor!al!ente testados na !8+uina de tra#o, no foi

    )ossvel o"ter os gr8ficos ?enso 3 /efor!a#o' /esta for!a, conseguiu7se

    registrar a)enas o valor da for#a necess8ria )ara ro!)er os cor)os de )rova'Entretanto, esse fato no )re(udica de !odo algu! a an8lise +ue se )retendia

    fazer, )ois co! o valor da for#a )ode7se relacion87lo co! a 8rea dos tu"os e

    assi! chegar7se ao valor da tenso li!ite de escoa!ento, +ue 4 o )ar!etro

    +ue se dese(ava o"ter'

    Resultados

    &o! a e3ecu#o dos testes de tra#o )ara os tu"os colados, chegou7

    se aos resultados a)resentados na ?a"ela 5'

    Ta!ea 1 - "esutado dos Teste de Trao dos Corpos de Prova coados

    @

    5 9 ; A >

    Valor da or#a ;;C @ 5D:: @ 59A @ ;: @ ;5 @ 5C: @

    %ode7se notar dois gru)os de resultados "e! distintos6 F! deles co!

    valores elevados e !uitos )r.3i!os entre si, cerca de ;>:: @ e outro co!

    valores "ai3o e u! )ouco dis)ersos'

    0nalisando7se cada u! dos cor)os de )rova, chegou7se a concluso

    de +ue os testes +ue a)resentara! os valores !ais "ai3os )ara a for#a no

    ro!)i!ento fora! influenciados )or falhas durante o )rocesso de colage! dos

    cor)os de )rova' &onfor!e )ode7se o"servar na igura A'

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    Figura # - $i%erena entre as regi&es coadas dos corpos de prova. ' es(uerda) o corpo

    coado corretamente. ' direita) o corpo com pouca super%*cie de coagem.

    /esta !aneira o)tou7se )or considerar )ara c8lculos e an8lises a)enas

    os resultados do gru)o co! valores !ais elevados e !enos dis)erso' 0l4!

    disso, ta!"4! ficou evidente a necessidade do cuidado e )reciso +ue

    deve!os ter durante a colage!'

    azendo7se a !4dia dos tr*s valores o"tidos, te!os6

    %ara chegar7se ao valor da tenso do !aterial, )recisa7se da 8rea da

    se#o transversal so"re o efeito da carga6

    Onde / refere7se aos di!etros e3terno e interno do tu"o' Logo6

    inal!ente

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    %ara os tu"os inteiri#os fora! encontrados os seguintes

    resultados6

    Ta!ea 2 - "esutado dos Teste de Trao dos Corpos de Prova inteirios

    VG5: !!=s VG>: !!=s

    @

    5 9 ; A >

    Valor da or#a A5C> @ A:5C @ A9:D @ AAA: @ A>: @ AA:9 @

    &o! os dados o"tidos, faz7se o !es!o )rocedi!ento

    e!)regado )ara trata!ento dos resultados do teste co! o tu"o

    colado' /esta for!a, chega!os aos seguintes valores6

    Anlise

    /e )osse dos resultados o"tidos, a concluso +ue se chegou foi a de

    +ue o tu"o de %V& )ode ser utilizado se! )ro"le!as )ara o )roduto e!

    +uesto, )ois )ara ro!)er u! co!)onente de 9: !! de di!etro seria

    necess8rio u!a for#a e! torno de A::: @, e+uivalente ao )eso de ou

    )essoas adultas, algo !uito su)erior aos esfor#os +ue o e+ui)a!ento

    desenvolvido ter8 +ue su)ortar durante seu funciona!ento'

    0l4! disso, outra concluso !uito i!)ortante foi co! rela#o ao uso

    da cola )ara unir os tu"os e cone3$es' Verificou7se +ue a )erda relativa de

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    resist*ncia !ecnica 4 cerca de 9: e! ter!os de tenso de escoa!ento'

    Esse dado co!)rova +ue, )ara a a)lica#o e! +uesto, a utiliza#o da cola

    no co!)ro!ete a seguran#a do )roduto'

    F!a o"serva#o i!)ortante feita co! a realiza#o destes ensaios foie! rela#o ao )rocedi!ento de colage!' oi )ossvel verificar a i!)ortncia

    de se e3ecutar o )rocedi!ento de colage! co! cuidado e )reciso, so" )ena

    de reduzir "rusca!ente a resist*ncia da unio colada'

    Ensaio de +mpacto

    0 necessidade de realiza#o de ensaios de i!)acto surgiu ao se

    avaliar o risco de a +ue"ra do dis)ositivo )or u! acidente, co!o a +ueda de

    u! o"(eto so"re ele, traria ao usu8rio e a +ue! estivesse )r.3i!o a ele' Os

    estilha#os resultantes da +ue"ra )oderia! causar graves acidentes, )ois so

    )ontiagudos e afiados'

    /esta for!a, surgiu a ideia da utiliza#o es)u!a de )oliuretano

    in(et8vel, a)licada no interior dos tu"os' O intuito desta )r8tica seria de +ue, no

    caso de +ue"ra do dis)ositivo, os estilha#os e frag!entos ficaria! aderidos aes)u!a, reduzindo ao !83i!o o risco de acidentes'

    %ara valida#o da ideia, fizera!7se testes de i!)acto, co!)arando7se

    cor)os de )rova co! e se! a es)u!a de )oliuretano'

    Corpos de Prova

    ora! confeccionados seis cor)os de )rova )ara os ensaios de

    i!)acto, todos co! 9> !! de di!etro e : !! de co!)ri!ento' Metade das

    a!ostras foi )reenchida co! a es)u!a de )oliuretano, e as restantes fora!

    !antidas in natura1igura >2'

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    Figura , - Corpos de prova - Ensaio de +mpacto

    Execuo

    @o foi adotado nenhu!a !odalidade 1&har)I ou -zod2 )ara a

    realiza#o dos testes' 0o inv4s disso, foi utilizada u!a !etodologia es)ecfica

    )ara o )ro(eto e! estudo' Essa deciso foi to!ada, )ois o interesse na

    realiza#o deste teste esta na co!)ara#o entre as a!ostras co! e se!

    )oliuretano, e no na energia da fratura e! si'

    %ara a e3ecu#o dos ensaios, o )*ndulo foi li"erado do re)ouso e! ;alturas diferentes, corres)ondendo aos ngulos de ;:, A> e : do "ra#o do

    )*ndulo co! a vertical, confor!e a)resentado na igura '

    Resultados

    Os resultados o"tidos co! a realiza#o so +ualitativos' @a igura , C

    e D 4 )ossvel ver os cor)os de )rova a).s os ensaios'

    Figura - Posi&es de i!erao do marteo no ensaio de impacto.

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    Figura - Corpos de Prova para anamento a 3/0. ' es(uerda o corpo com o Poiuretano

    e a direita o corpo in natura.

    Figura - Corpos de Prova para anamento a #,0. ' es(uerda o corpo com o Poiuretano

    e a direita o corpo in natura.

    Figura - Corpos de Prova para anamento a /0. ' es(uerda o corpo com o Poiuretano

    e a direita o corpo in natura.

    Anlise

    0nalisando os resultados o"tidos, foi )ossvel ver clara!ente o efeito

    da es)u!a de )oliuretano no sentido de reduzir a for!a#o de estilha#os e

    su)erfcies' %ara o lan#a!ento a :, +ue 4 a situa#o !ais crtica, o"servou7

    se +ue a a#o do )ol!ero e3iste ta!"4! no sentido de a!ortecer o i!)actodo gol)e, di!inuindo inclusive a defor!a#o do cor)o de )rova'

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    Ensaio de Preencimento

    &o!o os ensaios de i!)acto de!onstrara! a efic8cia dessa es)u!a e

    decidiu7se utiliz87la no )ro(eto e! estudo, u!a +uesto levantada foi so"re a

    sua a)lica#o, )rinci)al!ente e! rela#o ao )reenchi!ento dos tu"os !aislongos'

    %or isso, (ulgou7se necess8rio e3ecutar u! ensaio e! rela#o ao

    )reenchi!ento dos tu"os de )oliuretano'

    Corpos de Prova

    %ara e3ecutar este teste, fora! confeccionados ; cor)os de )rova co!

    9: !! de di!etro e >: c! de co!)ri!ento'

    Execuo

    Os tu"os fora! )reenchidos co! a es)u!a de )oliuretano, to!ando7se

    o cuidado de !anter a v8lvula de in(e#o acionada at4 +ue a es)u!a atingisse

    a outra e3tre!idade do cor)o de )rova'

    E! seguida, es)erou7se cerca de ;: !inutos, at4 +ue se constatasse

    +ue a es)u!a (8 estava co!)leta!ente solidificada'

    %or fi!, os cor)os de )rova fora! cortados e! seg!entos de 5: c!

    cada, )ara se verificar se todas as regi$es do tu"o fora! co!)leta!ente

    )reenchidas'

    Resultados e Anlise

    Verificando7se os seg!entos dos cor)os de )rova, !ostrados na

    igura 5:, o"servou7se +ue todos os seg!entos a)resentava!7se

    co!)leta!ente )reenchidos )elo )ol!ero'

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    Figura 1/ - 4egmentos competamente preencidos peo PVC

    Teste de %e5o

    O e+ui)a!ento +ue realizou o teste foi !ontado na verso co! eleva#o

    a(ust8vel e na verso co! eleva#o fi3a' %ortanto, o co!)onente +ue sofrer8 o

    carrega!ento de fle3o )ode ser u! co!)onente confeccionado a )artir de

    u!a tu"ula#o /@A: ou u!a tu"ula#o /@>:' Sendo assi!, cor)os de )rova

    de tu"ula#o /@A: e de tu"ula#o /@>: fora! su"!etidos a teste'

    ora! ensaiados tr*s cor)os de )rova de cada di!etro a u!a

    velocidade 5:!!=!in na !a+uina de ensaios universal E!ic do la"orat.rio de

    !ateriais da F?%K' Os dados de carga fora! !edidos )ela c4lula de carga

    ?rd 9C da !a+uina e ar!azenados e! u! co!)utador atrav4s do )rogra!a

    ?esc verso ;':A'

    %ara +ue fosse )ossvel a realiza#o desse teste, foi necess8ria a

    confec#o de u! su)orte )ara os cor)os de )rova' Essa necessidade surgiu

    devido ao fato +ue o a)licador da carga a)resenta u! !ecanis!o co! !ola

    +ue se a(usta a su)erfcie do cor)o de )rova'

    E! se tratando de u! cor)o de )rova cilndrico, o a)licador da carga

    )oderia ficar )osicionado de !aneira inade+uada, fazendo co! +ue no

    !o!ento e! se fosse a)licada a carga, o tu"o deslizasse so"re o su)orte

    )adro da !a+uina e esca)asse da !a+uina co! viol*ncia, )odendo inclusiveoferecer )erigo aos o)eradores da !a+uina'

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    Os cor)os de )rova )ara os ensaios de fle3o fora! confeccionados co!

    9C:!! de co!)ri!ento' O vo de sustenta#o do cor)o de )rova foi de

    5C:!!' 0)licou7se a carga no cor)o de )rova e! seu centro, co!o se )ode

    verificar na igura 55'

    igura 557 Ensaio de fle3o

    "esutados do Teste

    %ara os testes de fle3o de tu"ula#o /@>: fle3ionadas a u!a velocidade

    de 5:!!=!in, o"teve7se os seguintes resultados6

    &or)o de %rova 56 9DDC,C@

    &or)o de %rova 96 9C:9,C@

    &or)o de %rova ;6 9D9,@'

    %ara os testes de fle3o de tu"ula#o /@A: fle3ionados a u!a velocidade

    de 5:!!=!in, o"teve7se os seguintes resultados6

    &or)o de %rova 56 5:>,@

    &or)o de %rova 96 5>9,@

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    &or)o de %rova ;6 5;,9,@'

    %ara o calculo da resist*ncia dos co!)onentes do e+ui)a!ento +ue

    rece"ero essa natureza de carga, realizou7se o seguinte raciocnio6

    7o !aterial a)resenta u!a resist*ncia ho!og*nea

    7o !o!ento de in4rcia 4 o !es!o se analisado o cor)o de )rova e

    co!)onente co! o !es!o di!etro no!inal

    7a distncia )er)endicular ao centro do ei3o neutro 4 o !es!o se

    analisado o cor)o de )rova e co!)onente co! o !es!o di!etro no!inal'

    %ortanto, ao igualar as e+ua#$es de c8lculo da tenso de fle3o do cor)o

    de )rova co! o do co!)onente do e+ui)a!ento, te!7se +ue6

    f5G f9

    M5'&5=-5G M5'&5=-5

    Levando7se e! conta as o"serva#$es citadas anterior!ente, a e+ua#o

    se resu!e a6

    M5GM9'

    %ortando6

    5'd5G 9'd9

    @o e+ui)a!ento +ue no a)resenta a(uste de eleva#o, as )e#as /@>:

    +ue sofrero carga de fle3o a)resenta! u! co!)ri!ento de ;>:!! entre

    a)oios' %ortanto d9 G 5>!!'

    Ftilizando o !enor valor o"tido no teste de fle3o, de 9D9,@, calcula7se

    a for#a !83i!a +ue o co!)onente )ode su)ortar6

    9D9,' D:'5:NG9'5>'5:N

    9G 5A;,9@

    %ara o e+ui)a!ento se! regulage! de eleva#o, as )e#as +ue sofre!

    co! a !es!a natureza de carga so de ;D:!! entre a)oios' %ortanto

    d9G5D>!!'

    Seguindo o !es!o raciocnio, te!7se +ue6

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    9G A5,: @

    0ssi! co!o no teste de tra#o, os cor)os de )rova !ostrara! +ue o %V&

    utilizado )ara a confec#o da linha de 8gua fria a)resenta u!a grande

    ductilidade' Os cor)os de )rova a)resentara! se defor!ara! )lastica!ente e

    !antivera! a for#a de a)lica#o e! u! valor esta"ilizado at4 o fi! de curso da

    !8+uina' Esse co!)orta!ento 4 visto no cor)o de )rova visto na igura 59 e

    no gr8fico )resente na igura 5; gerado no teste e! +ue se relaciona a for#a e

    defor!a#o'

    Figura 12 6 Comportamento $7cti Corpo de Prova Teste Fe5o

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    Figura 13 6 8r9%ico Mostrando Comportamento $7cti

    Teste de Compresso em Con:unto ':ust9ve

    Procedimento de teste

    Os cor)os de )rova )ara os ensaios de co!)resso fora!

    confeccionados de !aneira a si!ular o !ecanis!o +ue )ro)orciona o a(uste

    na eleva#o' %ortanto, utilizou7se u!a luva, u!a redu#o /@>: P /@A: e u!

    tu"o /@ A: de 5:: de co!)ri!ento +ue foi fi3ado atrav4s da utiliza#o de u!

    )ino QR '

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    Figura 1# 6 Ensaio de Compresso

    ora! ensaiados tr*s cor)os de )rova 1igura 5A2 a u!a velocidade

    5:!!=s na !a+uina de ensaios universal E!ic do la"orat.rio de !ateriais da

    F?%K' Os dados de carga fora! !edidos )ela c4lula de carga ?rd 9C da

    !a+uina e ar!azenados e! u! co!)utador atrav4s do )rogra!a ?esc verso

    ;':A'

    "esutado do Teste

    0ntes de se realizar o teste de co!)resso do con(unto a(ust8vel,

    su)unha7se +ue o ele!ento +ue )ri!eira!ente a)resentaria falha seria o tu"o

    de %V&' 0creditava7se +ue o tu"o %V& ro!)eria fragil!ente, )odendo inclusive

    resultar e! diversos frag!entos +ue )oderia! significar )ossi"ilidade de cortes

    e !achucados a crian#a'

    Entretanto, o resultado o"tido no foi o es)erado' O con(unto testado

    de!onstrou ser u! con(unto co! alta ca)acidade de a"sor#o de energia, noresultando e! u! ro!)i!ento fr8gil assi! co!o se es)erava'

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    O teste )rosseguiu at4 o fi! do curso da !a+uina se! +ue o cor)o de

    )rova ro!)esse' &ada ele!ento do con(unto a"sorveu energia de u!a

    !aneira' &o!o se v* na igura 5>, o )ino fle3ionou, o tu"o de %V& /@A:

    a"sorveu energia de duas !aneiras )rinci)ais e a cola +ue une a redu#o

    /@>: P /@A: a luva se ro!)eu'

    Figura 1, 6 '!soro de Energia Peo Corpo de Prova 1

    0 )ri!eira !aneira e! +ue o tu"o de %V& a"sorveu energia, e co!

    resultado !ais relevante, foi ao rasgarR sua )arede se! ro!)er fragil!ente' 0

    segunda !aneira foi se defor!ando, !udando sua for!a de u! tu"o cilndrico

    )ara u! tu"o ovalizado'

    O co!)orta!ento do tu"o rasgarT, visto na igura 5, )ortanto, no )ode

    ser )revista e di!ensionada' 0ssi!, a resist*ncia a u!a carga de co!)resso

    a)licada ao con(unto a(ust8vel deve ser analisada a )artir de sua resist*ncia

    resultante de todos os efeitos so!ados co!o citados anterior!ente'

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    Figura 1 - '!soro de Energia Peo Corpo de Prova 2

    0s for#as !83i!as o"tidas )ara esse teste fora!6

    &or)o de %rova 56 ;>D9@

    &or)o de %rova 96 A:@

    &or)o de %rova ;6 ;C>@