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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>@
