___________________________________________________________________

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

19

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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nov. 2014.

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.

Figura 13 - Corpo de prova: Estado final do teste e pós-teste.

Fonte: Dos autores.

Figura 14 - Gráfico tensão x deformação final:Ensaio de Flexão

Fonte: Dos autores.

Figura 15 – Corpo de prova: Ensaio de Temperatura

Fonte: Dos autores.