UNIVERSIDADE DO OESTE DE SANTA CATARINA

MOISS TOIGO

PROJETO DE PESQUISA INTITULADO ESTUDO DO PROCESSO

DE VULCANIZAO DE EMENDAS DE BORRACHA NITRILICA

PARA VEDAO DE VALVULAS BORBOLETAS UTILIZADAS EM

CONDUTOS DE PCHS.

JOAABA SC

2013

Moiss Toigo

PROJETO DE PESQUISA INTITULADO ESTUDO DO PROCESSO DE

VULCANIZAO DE EMENDAS DE BORRACHA NITRILICA PARA VEDAO DE

VALVULAS BORBOLETAS UTILIZADAS EM CONDUTOS DE PCHS.

Trabalho Acadmico apresentado ao Colegiado do Curso de Engenharia de Produo Mecnica da Universidade do Oeste de Santa Catarina com finalidade de relatrio de projeto de pesquisa.

Orientador: Prof. Joo Henrique Bagetti

JOAABA SC

2013

AGRADECIMENTOS

Neste espao dedico meu agradecimento a todos aqueles que me apoiaram e

incentivaram durante o perodo acadmico e em especial ao decorrer deste projeto

de pesquisa.

Ao Professor Joo Henrique Bagetti por ter orientado o meu trabalho. Por

suas recomendaes e conselhos que contriburam para a elaborao deste

trabalho.

Ao Professor Srgio Luiz Marquezzi, coordenador dos laboratrios de

materiais da Unoesc pelo apoio prestado e ao Professor Guido Willian Navia Valrio.

A Unoesc e a Empresa Fabricante de Turbinas Hidrulicas, que no ter seu

nome citado neste trabalho, por viabilizar o projeto de pesquisa, tanto pela estrutura,

materiais utilizados e acervo bibliogrfico. Em particular tambm aos seus

funcionrios, Diego Gadler e Mauricio Viero e ao funcionrio da Unoesc Ricardo

Bilibio, que foram de vital importncia para a realizao deste trabalho.

Meus colegas que de alguma forma me ajudaram na realizao deste

trabalho.

Por fim, o agradecimento mais especial que para minha famlia, a qual

base de toda minha educao carter e disposio para seguir buscando o

conhecimento.

RESUMO

Buscando solucionar problemas e desenvolver novas tecnologias, e assim o

fortalecimento das empresas da regio, este trabalho de pesquisa foi realizado com

base nas atividades de pesquisa realizadas nos laboratrios da UNOESC em

parceria com uma empresa Fabricante de Turbinas Hidrulicas. O objetivo do

trabalho foi estudar o processo de vulcanizao de emendas em borracha nitrlica

para uso em vedaes de vlvulas borboletas de PCHs. Para atingir o objetivo,

efetuou-se uma reviso bibliogrfica sobre borrachas nitrlicas, tipos de emendas

vulcanizadas e processos de vulcanizao. Baseado na norma ASTM D412-06 ,

foram realizados ensaios para verificao da resistncia da junta vulcanizada em

mquina universal de ensaios. Durante o trabalho pode-se constatar que os fatores

que mais afetaram a resistncia da emenda vulcanizada foram temperatura e o

tempo. Os resultados levaram concluso de que a temperatura utilizada estava

demasiadamente excessiva, estando 60C acima do ideal, bem como os ciclos de

aquecimento se apresentavam excessivos, sendo em torno de 50% acima do

necessrio. O que pode provocar a degradao do material e consequente reduo

na resistncia da junta.

Palavras chave: Vulcanizao, borracha nitrlica, emenda vulcanizada, vlvula

borboleta.

LISTA DE ILUSTRAES

Desenho 1: Tipos de vlvulas borboleta.........................................................

Desenho 2: Projeto de uma vlvula borboleta com segmento em cone.......

Desenho 3: Primeiras cadeias de vulcanizados..............................................

Desenho 4: Reao de vulcanizao utilizando enxofre sem aceleradores.

Desenho 5: Desenho perfil borracha de vedao da vlvula borboleta........

Desenho 6: Perfil de corte da borracha para colagem....................................

Fotografia 1:Borrachas com emenda vulcanizada, processo Empresa..........

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Fotografia 2: Frma para vulcanizao e colagem da borracha.....................

Desenho 7: ngulos das emendas propostas.................................................

Desenho 8: Corpo de prova padro segundo ASTM D412-06 ..................

Desenho 9: Comprimento da amostra e seo...............................................

Fotografia 3: Corpo de prova na maquina de trao.......................................

Fotografia 4: (a) Emenda processo original empresa descolada. (b)

momento exato da separao na emenda de 60. (c) detalhe da emenda

descolada processo original Empresa.

Fotografia 5: Emenda proposta 3 descolada...................................................

Fotografia 6:Detalhe de emenda descolada processo proposto 3..................

Fotografias 7 e 8: Emenda em V metade rompida, metade descolada..........

Fotografias 9 e 10: Emenda em V rompida.....................................................

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Lista de tabelas e graficos

Diagrama 1: Significados de letras e nmeros referentes a ASTM D2000....

Grfico 1: Temperatura no processo de vulcanizao....................................

Quadro 2: Denominao das amostras...........................................................

Grfico 2: Fora mxima mdia para cada tipo de amostra............................

Tabela 2: Fora mxima dos corpos de prova................................................

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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

NBR Borracha Nitrlica.

NR - Borracha Natural.

SBR - Borracha de Butadieno Estireno.

ACN Acrilonitrilo.

ASTM American Society for Testing and Materials.

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SUMRIO

1 INTRODUO ........................................................................................

1.1 CONTEXTUALIZAO.................................................................

1.2 DEFINIO DO PROBLEMA........................................................

1.3 JUSTIFICATIVA............................................................................

1.4 OBJETIVO GERAL.......................................................................

1.4.1 OBJETIVOS ESPECFICOS.................................................

1.5 QUESTES DA PESQUISA........................................................

1.6 ORGANIZAO DO TRABALHO................................................

2 REVISO BIBLIOGRAFICA .............................................................

2.1 VALVULAS BORBOLETA.............................................................

2.2 POLMEROS, ELASTMEROS E BORRACHAS .......................

2.2.1 Borracha Nitrlica...................................................................

2.2.1.1 Aplicaes........................................................................

2.3 VULCANIZAO...........................................................................

3 MATERIAIS E MTODOS ..................................................................

3.1 MATERIAIS UTILIZADOS..............................................................

3.2 METODOS.....................................................................................

3.2.1 Processo original .................................................................

3.2.2 Processos propostos...........................................................

3.3 ENSAIOS.......................................................................................

4 RESULTADOS E DISCUSSES ........................................................

4.1 FORA MXIMA.............................................................................

4.2 FRATURAS....................................................................................

5 CONCLUSES......................................................................................

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REFERNCIAS .........................................................................................

ANEXOS.....................................................................................................

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1 INTRODUO

1.1 CONTEXTUALIZAO

Devido ao crescimento da economia brasileira, nos ltimos anos houve um

acrscimo considervel na demanda de energia eltrica. Para suprir toda essa

demanda o Brasil vem aumentando a utilizao do seu potencial Hdrico, com a

construo de hidroeltricas. Tal fato apresenta-se de modo a se obter melhores

maneiras de gerar energia eltrica de forma mais barata e limpa, seguindo as

constantes tendncias mundiais de preservao dos ecossistemas.

Sempre tentando diminuir os impactos ambientais e problemas com redes de

transporte e abastecimento de energia, a construo de PCHs tem sido uma

alternativa, pelo fato, de o Brasil apresentar uma grande quantidade de pequenos a

mdios leitos de rio disponveis, os quais so suficientemente adequados para a

instalao das PCHs.

Sendo assim, muitas empresas surgiram e se especializaram na construo

de turbinas hidrulicas para PCHs, bem como outros componentes dessas

pequenas usinas, tais como vlvulas borboleta, condutos e comportas. Tal situao

tambm pe a prova antigos mtodos e tecnologias utilizados por essas indstrias,

sendo necessria uma constante atualizao nos processos e produtos criados, com

a inteno de se obter equipamentos mais seguros, eficientes e confiveis.

1.2 DEFINIO DO PROBLEMA

Vlvulas borboletas so utilizadas em larga escala em PCHs (Pequenas

Centrais Hidreltricas). So posicionadas na casa de fora, prximas ao tubo de

entrada da turbina, para barrarem a passagem de gua do conduto forado para

turbina, nos caso em que haja necessidade de parada da mquina.

Por esse motivo, imprescindvel que o tipo de borracha de vedao utilizada

nestas vlvulas fornea excelente estanqueidade, para que ocorra a parada total da

mquina (devido a um disparo do rotor ou mesmo para uma manuteno

programada). Bem como, para evitar possveis inundaes na casa de mquina.

Conforme trabalho realizado por Viero M. (2010), importante que o material

do vedador seja compatvel com o produto a ser vedado, evitando assim a

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ocorrncia de uma reao qumica entre eles, que pode acarretar no vazamento do

sistema.

Outros fatores como: detritos contidos na gua, grande rugosidade na sede

metlica da vlvula borboleta, bem como desgaste natural do conjunto, so fatores

que podem ocasionar vazamentos.

Por motivos econmicos, as borrachas de vedao normalmente no so

adquiridas com o permetro especfico para cada vlvula, ou seja, so compradas

em quantidades maiores, sendo necessrio o corte no permetro desejado em

fbrica. Em funo disso, necessrio que seja realizado o processo de

vulcanizao na emenda da borracha, que muitas vezes feito de maneira artesanal

nas empresas fabricantes de vlvulas, podendo gerar vazamentos prematuros.

1.3 JUSTIFICATIVA

Buscando sempre o desenvolvimento de novas tecnologias e assim o

desenvolvimento regional, que um dos princpios de uma universidade bem como

de seus colaboradores e alunos, um projeto de pesquisa tem como sua base a

inteno do pesquisador em demonstrar a importncia de seguir valores ticos,

morais e do desenvolvimento humano no melhoramento da qualidade de vida.

Todo o processo de criao e desenvolvimento de novos produtos e

tecnologias esta diretamente ligada busca do conhecimento para sua posterior

aplicao na conquista de melhores resultados, independente da rea em que esteja

aplicado.

Neste contexto, a ideia de se desenvolver um trabalho de pesquisa estudar

o processo de vulcanizao da emenda das borrachas de vedao utilizadas em

vlvulas borboletas, a fim de se consolidar um processo que garanta a integridade

da junta vulcanizada e consequentemente a estanqueidade da vlvula.

Os resultados desta pesquisa serviro para consolidar um processo de

vulcanizao seguro para as borrachas de vedao utilizadas nas vlvulas

borboletas fabricadas por uma empresa fabricante de turbinas hidrulicas.

1.4 OBJETIVO GERAL

Estudar o processo de vulcanizao das emendas de borrachas de vedao

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de vlvulas borboletas utilizadas em Pequenas Centrais Hidreltricas.

1.4.1 Objetivos Especficos

Levantar os fatores que influncia no processo de vulcanizao da

borracha atravs de uma reviso bibliogrfica detalhada.

Propor processo de vulcanizao que garantam as caractersticas de

resistncia junta vulcanizada prxima as do restante da borracha.

Definir uma metodologia de ensaios destrutivos e no destrutivos em

componentes desta natureza a fim de estabelecer critrios tcnicos que

envolvem o processo de vulcanizao.

Elaborar um relatrio de atividades, apresentando os resultados obtidos.

Contribuir para o desenvolvimento regional atravs da melhoria na

qualidade de produtos fabricados pelas empresas metal-mecnicas, as

quais enfrentam concorrncia acirrada.

1.5 QUESTES DE PESQUISA

Para orientar a execuo da pesquisa foram elaborados alguns tpicos que no

desenvolvimento do trabalho devem ser investigados e assim sanados quaisquer

duvidas:

a) Como e o processo utilizado atualmente?

b) Como melhorar esse processo?

c) Qual a importncia da temperatura e do tempo no processo?

1.6 ORGANIZAO DO TRABALHO

O presente trabalho encontra-se dividido em cinco captulos, afim de melhor

contextualizar o tema em abrangncia.

A primeira seo contextualiza o tema exposto no trabalho, explicando suas

causa. Abrange a introduo, seguido pela definio do problema, explanando os

objetivos e objetivos especficos, terminando com as questes de pesquisa.

A segunda seo tem-se a reviso bibliogrfica com base na descrio da

borracha nitrlica, da vlvula borboleta, bem como do processo de vulcanizao e

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sua utilizao.

A terceira seo abrange a parte de materiais e mtodos, e quais procedimentos

foram estabelecidos para obteno dos resultados.

Na quarta seo h a parte de resultados e discusses, onde so apresentados

os resultados obtidos.

Na quinta seo ocorre a concluso do presente trabalho obtido atravs dos

ensaios.

Por fim, as referncias utilizadas para este trabalho e na sequncia os anexos.

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2. REVISO BIBLIOGRAFICA

2.1 VALVULAS BORBOLETA

Segundo Eduardo von Dreifusas (2012), engenheiro naval e representante da

Atwood & Morrill Brasil, grande fabricante de vlvulas borboleta, as mesmas so

leves e econmicas e tem boa performance como vlvula de controle e aplicveis

numa larga faixa de tamanhos. Sofrem restries a sua aplicao quanto a sua

estanqueidade. So estanques para baixas presses e temperaturas ou permite-se

um determinado nvel de vazamento para condies de operao presso e

temperatura mais elevadas.

Podem ser utilizadas para interrupo de fluxo, e podem ser utilizadas em

conjunto com turbinas hidrulicas.

Ainda segundo o mesmo autor, mesmo as vlvulas inicialmente estanques,

com determinado tempo de operao, apresentam nveis crescentes de

vazamentos, decorrente do desgaste natural das suas partes internas. Isso

causado pelo grande numero de ciclos de abertura e fechamento, sendo necessrio

aps algum tempo de uso, a substituio dos elementos vedantes.

Para solucionar este problema, as vlvulas evoluram a partir do modelo

convencional, com disco simtrico, para as vlvulas de alto desempenho, sendo uni

excntricas ou bi excntricas, at as vlvulas tri excntricas. As vlvulas com disco

simtrico tm o eixo no plano de selagem, e a vedao entre a interferncia do

disco com o assento, deformando o elastmero ou outro material na sede,

garantindo a estanqueidade da vlvula (desenho 1).

Convencional

Alto desempenho

Tri excntrica

Desenho 1: Tipos de Vlvulas.

Fonte: http://www.quimica.com.br/revista/qd382/valvulas.htm, acessado

em 28/02/2012.

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Conforme Eduardo von Dreifusas (2012) as vlvulas de alto desempenho

(high performance), uni ou bi excntrica, tm como caracterstica principal a

localizao do eixo de movimentao do disco deslocado em relao ao plano da

vedao e nos casos de bi excentricidade, o eixo tambm localizado fora do eixo

do disco. Esse arranjo cria um movimento tipo came do disco, eliminando o contato

entre o anel de vedao e a sede quando a vlvula encontra-se aberta.

Conforme Viero M. (2010), para as vlvulas tri excntricas a sede e o anel de

vedao so projetados e construdos como troncos de cone, isto , inclinados em

relao linha de centro da tubulao ou conduto. As excentricidades deste tipo de

vlvula esto relacionadas ao posicionamento do eixo. Sendo o eixo do disco

(obturador) localizado na frente do plano de vedao (desenho 2), eixo do disco fora

da linha de centro do disco, e o eixo do cone fora do eixo do disco. Essas relaes

fazem com que o contato entre o anel de vedao e a sede ocorra somente no

momento exato do seu fechamento, sendo assim, sem atrito entre a sede e a

vedao, eliminando o desgaste prematuro dos elementos de vedao.

Desenho 2: Projeto de uma vlvula borboleta com segmento em cone.

Fonte: Engenharia Empresa Fabricante de Turbinas.

Seguindo conforme Viero M. (2010), esta configurao da vlvula implica em

muitas vantagens, como por exemplo, em relao presso do sistema, que quando

submetida a altas presses, a presso de vedao do anel de vedao sobre o

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assento (sede), tanto maior quanto maior a presso do conduto, garantindo a

estanqueidade da vlvula. Para que isso ocorra, a borracha usada na vedao deve

ser dimensionada para suportar tal carga de presso, para que no haja rompimento

e consequentemente, ocorrncia de vazamentos na vlvula.

O nvel de vedao est vinculado presso e a temperatura de operao.

Se o fludo contm algum tipo de material slido, isto , impurezas slidas junto com

a gua, areia ou pedras, por exemplo, a sede metlica e a borracha podem sofrer

com esse impacto, provocando desgaste e danificando o sistema, comprometendo a

vedao.

O elemento de vedao, anel de borracha, preso no obturador por meio do

anel prensa borracha, onde a regulagem de presso da borracha dada por meio

de parafusos que prendem o prensa borracha ao obturador. Esse modelo permite

que os anis de vedao possam ser substitudos assim que necessrio.

Ainda segundo Viero M. 2010 em comparao com outros tipos de vlvulas,

esfera, gaveta e globo, as vlvulas borboleta so as nicas com garantia de

vazamento zero mesmo aps longo perodo de operao. Deve-se levar em conta

para isso, que o projeto e a montagem da vlvula estejam de acordo com sua

necessidade, e que a manuteno realizada de acordo com o especificado.

Por serem altamente confiveis e possveis de utilizao em condies

extremas de presso e temperatura, as vlvulas tri excntricas podem substituir as

vlvulas gaveta e globo em inmeras aplicaes, com vantagens econmicas, seja

sob o ponto de vista do investimento inicial como operacional, atravs da reduo de

manutenes e horas paradas ou devido s perdas por vazamento de fluido.

A cada dia, as vlvulas borboleta, encontram uma nova aplicao. Desde

refinarias, a leo ou gs, isolamento nos parques de estocagem de combustveis;

em controle e vedao de vapor; em controle das linhas dos condensadores de

enxofre; em hidrognio e gs de refinaria; at em controle da gua de refrigerao.

Para o uso em PCHs, a vlvula borboleta pode ser usada como vlvula de

segurana. Instalada logo a montante da entrada da caixa espiral da turbina, para

controlar seu fluxo ou fechamento, evitando que uma grande massa de gua passe

pela turbina aps a rejeio de carga, assumindo as funes de comporta de

emergncia da tomada de gua, interrompendo o fluxo e protegendo a unidade.

2.2 POLMEROS, ELASTMEROS E BORRACHAS.

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Os termos polmero, elastmero e borracha so definidos, de acordo com a Norma

ISO 1382:1996 - Rubber Vocabulary como:

Polmero - Substncia composta por molculas caracterizadas pela repetio

mltipla de uma ou de vrias espcies de tomos ou de grupos de tomos

ligados entre si em quantidade suficiente para conferir um conjunto de

propriedades que no variam de uma forma marcada por adio ou remoo

de uma ou de algumas unidades constitutivas;

Elastmero - Material macromolecular que recupera rapidamente a sua forma

e dimenses iniciais, aps cessar a aplicao de uma tenso;

Borracha - Elastmero que j est ou pode ser modificado para um estado no

qual essencialmente insolvel, se bem que, susceptvel a aumentar de

volume num solvente em ebulio, tal como benzeno, metiletilcetona e etanol-

tolueno azeotrpico, e que, no seu estado modificado, no pode ser

reprocessado para uma forma permanente por aplicao de calor e presso

moderadas.

Segundo Manuel Morato Gomes (2012), editor e principal autor de

rubberpedia portal da indstria da borracha, nem todos os polmeros amorfos so

elastmeros. Alguns so termoplsticos, dependendo a classificao da temperatura

de transio vtrea (Tg), definida como a temperatura acima da qual um polmero se

torna mole e dctil e abaixo da qual se torna duro e quebradio, como vidro. Pode-se

dizer como regra geral s aplicvel a polmeros amorfos, que um polmero amorfo

que tenha uma Tg inferior temperatura ambiente ser um elastmero, enquanto

que um polmero amorfo que tenha uma Tg superior temperatura ambiente ser um

termoplstico.

Ainda segundo o mesmo autor, a propriedade predominante dos elastmeros

o comportamento elstico aps deformao em compresso ou trao. possvel,

por exemplo, esticar um elastmero at dez vezes o seu comprimento inicial, e aps

remoo da tenso aplicada, verificar que ele voltar, sob circunstncias ideais,

forma e comprimento originais.

O perfil das propriedades que pode ser obtido depende fundamentalmente do

elastmero escolhido, da formulao do composto utilizada, do processo de

produo e da forma e desenho do produto. As propriedades que definem um

elastmero s podem ser obtidas usando compostos adequadamente formulados e

aps vulcanizao subsequente.

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Elastmeros, ou borrachas, so classes de materiais que, como os metais, as

fibras, as madeiras, os plsticos ou o vidro so imprescindveis tecnologia

moderna.

Relativamente ao termo borracha que abrange um grande nmero de

compostos macromoleculares que podem ser reticulveis para formar estruturas

tridimensionais, deve referir-se que usual dizer-se que A borracha, matria-prima,

est para os compostos de borracha assim como a farinha est para o po,

pretendendo-se assim frisar que, apesar da escolha dos aditivos utilizados e da

quantidade usada de cada um deles num composto poderem originar variaes

considerveis nas propriedades do produto final, a caracterstica determinante

dada pela borracha utilizada nesse composto.

O termo borracha tinha inicialmente por significado, somente borracha

natural e o termo vulcanizao somente reticulao com enxofre. Face ao

aparecimento de muitas borrachas sintticas e de novos sistemas de reticulao, o

alcance daqueles termos foi alargado, para que passem a serem termos genricos.

As borrachas, matria-prima, podem ser transformadas em elastmeros pela

vulcanizao.

2.2.1 Borracha Nitrlica

Conforme Manuel Morato Gomes (2012), a borracha nitrlica (NBR) oferece

um bom balano entre a resistncia a baixa temperatura (entre -10C e -50C), ao

leo, a gasolina e aos solventes, resistncia essa funo do teor em Acrilonitrilo.

Estas caractersticas combinadas com uma boa resistncia alta temperatura e

abraso tornam a borracha de NBR aconselhada para uma grande variedade de

aplicaes. Apresenta tambm boa resistncia fadiga dinmica, baixa

permeabilidade ao gs e a possibilidade de ser misturada com materiais polares

como o PVC.

Ainda segundo o mesmo autor, existem tipos especficos de NBR, os quais

so denominados de grau. Cada grau contm ligados cadeia do polmero,

antioxidantes que se tornam assim menos volteis, fazendo com que esses graus de

NBR sejam menos solveis em gasolina e leo, aumentando tambm a resistncia

ao calor. H ainda vrios outros graus especiais de NBR, no s para serem usados

com vantagem nos processos de vulcanizao por transferncia ou por injeo,

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como tambm, para que a necessidade de limpeza do molde seja menor, uma vez

que diminui a ocorrncia do fenmeno conhecido por mold fouling. Os graus

referidos podem ser encontrados em vrios produtores de NBR, tais como, por

exemplo, Korea Kumho Petrochemical Co, Nitriflex, Polimeri Europe e Zeon, sendo

conhecidos como graus limpos, green grades ou GNR ou ainda Nitriclean (caso

da Nitriflex).

Seguindo com o pensamento do autor acima citado, a resistncia ao leo a

propriedade mais importante da borracha nitrlica. A grande maioria das

propriedades dos vulcanizados de NBR depende do teor em ACN e do tipo e

quantidade de plastificante usado na formulao. Uma maior resistncia ao leo, a

gasolina, benzina ou a qualquer outro lquido, traduz-se num menor aumento de

volume dos provetes de NBR quando mergulhados nos lquidos referidos.

Analisando em particular o aumento de volume da borracha de NBR, pode-se

referir que quanto maior for o contedo aromtico do leo ou do combustvel no qual

o vulcanizado de NBR mergulhado maior ser a variao de volume por ele

sofrido. Deve-se ter tambm em considerao que a maioria dos plastificantes

usados para melhorar a resistncia a baixa temperatura extravel, o que pode

influenciar bastante o inchamento que, para alm dos fatores anteriormente

referidos, depende tambm da densidade de reticulao do vulcanizado.

A borracha de NBR combinada com cargas reforantes, negro de carbono ou

slica, permite a obteno de vulcanizados com excelentes propriedades fsicas. As

propriedades mecnicas dependem da temperatura de vulcanizao.

A resistncia deformao por compresso depende principalmente do

contedo em ACN do tipo de NBR usado e do sistema de vulcanizao escolhido,

conseguindo-se obter excelentes valores para esta propriedade. Quanto maior for a

resistncia deformao por compresso, menor ser o valor obtido nos ensaios de

compresso.

A elasticidade do NBR consideravelmente menor do que a de vulcanizados

comparveis de NR ou SBR, conseguindo-se obter uma elasticidade relativamente

elevada usando misturas de borracha baseadas em graus de NBR com um baixo

teor em ACN, negros de carbono e plastificantes tipo ster ou baseados em ster.

A resistncia abraso dos vulcanizados de NBR formulados com cargas

reforantes cerca de 30% superior de vulcanizados comparveis de NR cerca

de 15% superior de vulcanizados comparveis baseados em SBR.

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A dureza dos vulcanizados de NBR com baixo e mdio teor em ACN,

mantm-se constante num intervalo grande de temperatura (70C a 130C)

enquanto a tenso de ruptura diminui significativamente com o aumento da

temperatura.

A borracha nitrlica tem uma fraca resistncia ao ozono, ao envelhecimento e

intemprie, embora superior da borracha natural (NR).

Particularizando um pouco relativamente resistncia qumica, referimos que

os vulcanizados de NBR apresentam boa resistncia qumica:

- aos hidrocarbonetos alifticos como, por exemplo, propano, butano e

benzina;

- ao leo e massa mineral;

- gua;

- a muitos cidos diludos, bases e soluo salina temperatura ambiente.

2.2.1.1 Aplicaes

Segundo Manuel Morato Gomes (2012), devido ao seu preo, o NBR usado

em aplicaes onde, para alm de boas propriedades mecnicas e/ou boa

resistncia fadiga dinmica, tambm exigida boa resistncia ao inchamento em

leo ou em gua, boa resistncia ao envelhecimento por calor e abraso.

utilizada na indstria em geral, indstria automvel e no sector dos leos minerais.

O NBR tipicamente usado em membranas, foles, tubos e mangueiras quer

para aplicaes hidrulicas ou pneumticas, para transporte de hidrocarbonetos

alifticos (propano e butano), correias transportadoras, material de frico, cobertura

de rolos para diversos fins especialmente para as indstrias de pintura e txtil e

solas para calado de segurana. Tambm bastante usado na indstria alimentar.

A borracha de NBR tem vindo a ser substituda por outras borrachas em algumas

aplicaes, nomeadamente na indstria automvel, devido s maiores exigncias

impostas pelos construtores no respeitante temperatura de utilizao e resistncia

aos leos.

2.3 VULCANIZAO

A vulcanizao pode ser descrita com uma troca das propriedades fsicas da

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borracha de um estado predominantemente plstico para um estado

predominantemente elstico atravs de temperatura, presso e tempo.

Segundo Helson M. da Costa, Leila L. Y. Visconte, Regina C. R. Nunes (2003)

a borracha faz parte de um grupo de materiais industriais conhecidos como materiais

de engenharia, que inclui tambm metais, fibras, concreto, madeira, plsticos,

vidros, dos quais depende parte da tecnologia moderna.

Ainda segundo os mesmos autores, os ndios americanos foram os primeiros

a descobrir e fazer uso das propriedades singulares da borracha. Os aventureiros

espanhis, que sucederam Colombo no princpio do sculo XVI, os encontraram

praticando um jogo organizado com uma bola que saltava melhor do que qualquer

coisa conhecida na Europa, at ento. Durante os cem anos que se seguiram, os

europeus descobriram, gradativamente, uma srie de outras utilizaes que os

ndios davam a este extraordinrio material. Eles o espalhavam em roupas para

torn-las impermeveis, moldavam-no em forma de argila para produzir uma espcie

primitiva de botina, ou em vasilhames flexveis e seringas, e tambm o ofereciam a

seus deuses, como incenso.

Entretanto, este material apresentava dois grandes problemas: os usurios

encontravam dificuldades em trabalhar com a borracha slida e os artefatos

tornavam-se moles e pegajosos quando submetidos ao calor. Em tempo frio,

tornavam-se progressivamente duros e rgidos, at que no rigor do inverno,

tornavam-se quase completamente inflexveis. Alm disso, desenvolviam odores

desagradveis aps um perodo curto de tempo.

Cerca de 450 anos depois, em torno de 1800, esse material ganhou aceitao

universal em funo da descoberta do processo de vulcanizao.

A descoberta da vulcanizao atribuda a Charles Goodyear, nos Estados

Unidos, e a Thomas Hancock, na Inglaterra. Ambos desenvolveram patentes em

1840. A vulcanizao da borracha provocava uma melhora pronunciada nas

propriedades qumicas e fsicas, em relao ao material no vulcanizado. No havia

mais o amolecimento do material em temperaturas elevadas ou o congelamento em

contato com o frio, alm de torn-lo mais resistente quimicamente. Embora os

artefatos de borracha desenvolvidos a partir das formulaes de Goodyear e

Hancock fossem superiores em muitos aspectos, quando comparados com a

borracha no vulcanizada, eles ainda estavam longe do ideal.

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Desenho 3: Primeiras cadeias de vulcanizados.

Fonte: Hills, D. A. (1971).

Grandes quantidades de enxofre e tempos de cura relativamente longos eram

necessrios. Alm disso, a reverso, processo pelo qual se produz uma marcante

deteriorao das propriedades fsicas, era um problema srio na poca. Os

vulcanizados apresentavam colorao intensa, indesejada migrao do enxofre para

a superfcie (afloramento) e exibiam muito pouca resistncia ao envelhecimento.

Basicamente a vulcanizao um processo em que se adiciona enxofre a borracha,

processo descoberto pelos inventores Charles Goodyear e Thomas Hancock.

Hoje sabido que a rede de ligaes cruzadas formada pela vulcanizao

sem aceleradores ou em presena de aceleradores inorgnicos (em geral xidos

metlicos tais como de zinco, clcio, magnsio ou chumbo) muito complexa. Alm

dos diferentes tipos de ligaes cruzadas com enxofre, os vulcanizados contm uma

grande proporo de modificaes na cadeia principal tais como: ciclizaes

sulfdicas, insaturaes conjugadas, e isomerizao cis/trans da dupla ligao. A

vulcanizao com enxofre em ausncia de aceleradores , portanto, um processo

ineficaz.

Desenho 4: Reaes de vulcanizao utilizando enxofre sem aceleradores.

Fonte: Morton, M. Rubber Technology (1981).

23

Seguindo com o a linha de pesquisa dos autores j citados acima, o passo

mais importante com relao qumica da vulcanizao ocorreu com a descoberta

dos aceleradores orgnicos, em 1900. Alm de aumentarem a velocidade de

vulcanizao, esses aditivos trouxeram muitas outras vantagens. O uso de

aceleradores permitiu o emprego de temperaturas mais baixas e tempos de cura

menores. Consequentemente, no houve mais a necessidade de submeter a

borracha a condies drsticas e, desse modo, a possibilidade de degradao

trmica e oxidativa foi minimizada. Alm disso, o nvel de enxofre pode ser reduzido

e, ainda assim, sem prejuzo para as propriedades fsicas do vulcanizado. O

resultado foi a reduo do afloramento de enxofre e a maior resistncia ao

envelhecimento. A possibilidade de reverso tambm foi reduzida. Vulcanizados

transparentes ou coloridos puderam ser preparados. Negro de fumo e outras cargas

foram incorporados na mistura para melhorar as propriedades fsicas do produto

final, sem afetar drasticamente a velocidade da reao de cura. Por fim, a rede de

ligaes cruzadas derivada da vulcanizao em presena de aceleradores orgnicos

mostrou ser mais simples e com menos modificaes do que a rede produzida

somente com o enxofre, da o processo ser chamado de eficiente.

Dentro do processo de vulcanizao os parmetros de tempo, temperatura e

presso, so a base para se conseguir os mais diversos tipos e qualidades de

vulcanizado, portanto, so calculados para se obter uma tima vulcanizao dentro

do seu ciclo.

tima Vulcanizao usualmente as condies requeridas dos itens citados

acima, para se obter 90% da mxima fora de tenso (T90), comparada a fora

original suportada pela borracha sem emendas e remendos vulcanizados.

24

3.0 MATERIAIS E METODOS

Neste captulo sero descritos os materiais e mtodos utilizados para a

realizao da pesquisa. Estaro aqui descritas as normas utilizadas bem como os

processos utilizados para a realizao dos ensaios e obteno dos resultados.

3.1 MATERIAIS UTILIZADOS

O material utilizado nesse projeto de pesquisa foi a Borracha Nitrlica (NBR)

Conforme norma ASTM D2000 M5BG 714 A14 B14 EA14 Z1, Z1 = Dureza 75/80

Shore A. No diagrama 1 est descrito cada item da especificao.

Diagrama 1: Significado das especificaes referentes a ASTM D2000.

Fonte: Engenharia Empresa Fabricante de Turbinas Hidrulicas

Essa borracha foi escolhida aps um trabalho j realizado por Viero M. (2010)

segundo as normas ASTM D2000 para a obteno da melhor resistncia possvel a

gua e a deformao, j que o material fica em contato direto com a gua a alta

presso.

A borracha possui um formato j definido pela engenharia da empresa, a fim

de possibilitar melhor estanqueidade e durabilidade nas condies de uso, conforme

desenho 5.

25

Desenho 5: Desenho perfil borracha de vedao da vlvula borboleta.

Fonte: Engenharia Empresa Fabricante de Turbinas Hidrulicas.

3.2 METODOS

A seguir ser explicado os mtodos utilizados para a realizao da

vulcanizao da emenda, primeiramente o mtodo utilizado atualmente na empresa

fabricante de turbinas hidrulicas e posteriormente os mtodos propostos pelo autor.

3.2.1 Processo original

Segundo trabalho realizado por Viero M. (2010), com j citado, atualmente o

processo utilizado para a emenda vulcanizada na empresa Fabricante de Turbinas

Hidrulicas, realizado da seguinte forma;

As borrachas utilizadas na vedao so adquiridas em metro, sendo assim,

necessrio que seja realizado o corte da borracha no tamanho exato do permetro

do canal de alojamento da borracha no obturador.

Para a colagem, a borracha cortada em 45, de maneira que a fora de

colagem seja distribuda uniformemente entre as superfcies da borracha,

aumentando a resistncia trao, por estar tencionada no canal.

Desenho 6: Perfil de corte da borracha para colagem.

Fonte: Viero M. (2010)-RE-Estudo do comportamento do

sistema de vedao da vlvula borboleta.

26

Cortada a borracha, a colagem realizada, aplicando-se uma camada de

Cola Vulk, fabricada pela VIPAL, a qual um acelerador com base em composto de

borracha natural, cargas reforantes, resinas de pegajosidade, xidos metlicos,

cidos carboxlicos, aceleradores de vulcanizao, enxofre e hidrocarbonetos

alifticos. A cola aplicada em ambas as superfcies da extremidade da borracha,

sendo adicionada uma tira de borracha de ligao a frio tambm fabricada pela

VIPAL para que ocorra a juno das partes. A combinao dos dois aceleradores

busca uma melhor ligao entre as partes, bem como um aumento na velocidade de

ligao, acelerando o processo e conferindo melhores resultados.

Fotografia 1: Borrachas com emenda vulcanizada, processo utilizado pela

empresa fabricante de turbinas hidrulicas.

As superfcies preparadas, unidas com a cola e a tira do material fundente,

so colocadas em gabarito (Fotografia 2), e este inserido em um forno com

resistncia eltrica para aquecimento, o qual controlado por CLP (Controlador

Lgico Programvel).

Fotografia 2: Frma para vulcanizao e colagem da borracha. Fonte: Empresa Fabricante de Turbinas Hidrulicas.

27

ento realizado um ciclo de aquecimento, previamente programado no CLP,

que garante o aumento de temperatura do forno, sendo este um processo alternante

que eleva temperatura mxima de 180 C e em seguida resfriado, em condies

ambientes temperatura de 80 C. Este processo realizado trs vezes.

Grfico 1: Temperatura no processo de vulcanizao

Fonte: Viero M. (2010)-RE-Estudo do comportamento do sistema

de vedao da vlvula borboleta

3.2.2 Processos propostos

Com base no material encontrado sobre o assunto assumiu-se as seguintes

alternativas baseadas no processo original:

1. Diminuir a temperatura de vulcanizao para 130 C; Tal situao proposta

devido possibilidade de a temperatura utilizada seja excessiva, sendo assim

as ligaes da borracha estariam sendo quebradas e por consequncia

fragilizando a mesma. Essa proposio baseada utilizando-se de alguns

manuais de vulcanizao de borrachas e a prpria reviso bibliogrfica sobre

borrachas nitrlicas, onde consta que essas borrachas tem sua estrutura

elementar alterada com temperaturas acima de 130 a 150 C.

2. Utilizar um nico processo de vulcanizao; Tal fato baseia-se em manuais

de vulcanizao para recuperao de pneus, onde consta que quando uma

borracha aquecida at a temperatura limite para danos estruturais, se esse

mesmo processo for repetido, em um ciclo de aquecimento e resfriamento, a

borracha tem grandes chances de desenvolver em seu interior um efeito

esponja, caracterizado pela criao de bolhas de ar. Tal situao fragiliza de

forma significativa a estrutura da borracha.

28

3. Prope-se um tipo de emenda com o ngulo de corte em 60, aumentando

assim a afinidade das ligaes. Prope-se essa soluo baseando-se em

manuais de emendas de esteiras de borracha e nas propriedades da

borracha nitrlica, como j citado na reviso bibliogrfica item 2.2, onde consta

que as ligaes das cadeias dos polmeros surtem maior efeito com

determinados ngulos.

4. Tambm se prope o formato da emenda para um estilo tipo V aumentando

a rea de contato e a presso exercida. Tal fato deve-se as recomendaes

de manuais de emenda, como j citado anteriormente, onde de fcil

compreenso que quando se aumenta a rea de contato em uma emenda,

maior quantidade de ligaes e consequentemente maior eficincia.

Desenho 7: ngulos das emendas propostas

O procedimento descrito no item 1 e 2 foram utilizados tanto para as amostras com

emenda com ngulo de 60 (descrito no item 3), como para as amostras com

emenda tipo V, descrita no item 4.

3.3 ENSAIOS

Para testar os novos modelos de emenda bem como o antigo modelo e a

prpria borracha no vulcanizada, optou-se pelo teste de trao, sendo que seu

nico interesse observar as cargas mximas de ruptura e os tipos de ruptura.

Para tanto se utilizou de uma mquina universal de trao EMIC DL30000F,

com mtodo de ensaio Trao Cilndrico com celulade 30 tf, que se encontra no

laboratrio de materiais da UNOESC.

Devido a algumas limitaes de materiais e mquinas para esse projeto,

algumas situaes referentes norma foram alteradas, mas buscou-se aproximar ao

mximo os valores referidos na norma. Portanto, segue abaixo um breve resumo da

norma ASTM D412-06 e em seguida, uma explicao do que foi alterado ou

adaptado atravs da norma para a realizao dos ensaios deste projeto.

29

Os corpos de prova para ensaio de trao em elastmeros devem ser

preparados conforme a norma ASTM D412-06 , que especifica o modelo na forma

de halteres, preferencialmente com o molde de corte tipo C. Quando o tamanho da

amostra disponvel no for ideal para o molde de corte C, outro tipo dever ser

escolhido em acordo com as partes interessadas.

As espessuras das amostras devem ser no mnimo 1,3 mm, e no mximo 3,3

mm.

Desenho 8: Corpo de prova padro segundo ASTM D412-06

Fonte: ASTM D412-06

Ainda segundo a norma ASTM D412-06 , as propriedades de trao por si

s no podem ser relacionadas diretamente com o desempenho total da utilizao

final do produto, devido vasta gama de requisitos de desempenho potencial em

utilizao real.

As propriedades de trao dependem tanto do material como das condies

de teste (taxa de extenso, temperatura, umidade, geometria da amostra,

condicionamento pr-teste), portanto os materiais devem ser comparados somente

quando testada sob as mesmas condies.

Abaixo est descrito como foram preparadas as amostras para os testes:

Conforme a norma, a borracha deve possuir uma seo reduzida no

centro da amostra, para possibilitar a ruptura nesse ponto e no na base,

como seria o esperado de uma amostra de seo constante. Mas pelo fato

das amostras utilizadas j terem um formato definido, optou-se por utilizar

a borracha com seo constante, para aproximar das condies reais as

quais so submetidas em campo. Para tal, testes prvios de ruptura

mostraram-se eficazes, sendo que a borracha rompeu em reas bem

afastadas da zona de engate da mquina, mostrando assim a viabilidade

de utilizar amostras deste tipo.

Ainda segundo a norma, a mquina de trao deve ser programada para

um afastamento constante de 500 50 mm/min. Porm, a mquina

30

disponvel para os testes possui um afastamento mximo de 100 mm/min.

Quanto ao comprimento total da amostra a mesma norma estabelece

medidas como mostra o desenho. Mas, devido ao fato de que quanto

menor a amostra maiores seriam as chances de a fratura ocorrer no

engate, e tambm por limitaes do equipamento de vulcanizao que

necessita de um comprimento mnimo para melhor segurana, as

amostras foram inicialmente feitas com 450 mm e depois adaptadas para

270 mm para atender as demandas da maquina universal de trao.

Portanto, as amostras para os testes ficaram com uma seo de 120 mm

livres e o restante foi utilizado para dar uma boa fixao na maquina, evitando

deslizamento e/ou ruptura no ponto de engate, como mostra o modelo a seguir e na

fotografia 3.

Desenho 9: Comprimento da amostra e seo.

Para manter a comparao dos resultados, os parmetros de teste foram

mantidos, e assim todas as amostras foram testadas sobre as mesmas condies de

temperatura, umidade, taxa de carga e deslocamento.

Todas as amostras foram confeccionadas pela empresa parceira na pesquisa,

e entregues posteriormente para teste com suas respectivas identificaes, bem

como cada lote de amostras teve seus testes realizados separadamente para evitar

possveis trocas de amostras, como podem ser observadas fotografias em anexo.

Fotografia 3: Corpo de prova posicionado na

mquina de trao.

31

4.0 RESULTADOS E DISCUSSES

Para facilitar a identificao das amostras submetidas ao procedimento de

vulcanizao descrito no item 3.2.2., as mesmas foram denominadas conforme

descrito no quadro 2.

Borracha Processo Original Borracha com emenda utilizada at a presente data pela Empresa Fabricante de Turbinas Hidrulicas.

Borracha Processo 130 C 60 Borracha com emenda proposta pelo autor descrita tambm como processo proposto 3 no item 3.2.2 do trabalho.

Borracha Processo em V Borracha com emenda proposta pelo autor descrita tambm como processo proposto 4 no item 3.2.2 do trabalho.

Borracha Original Borracha sem emenda, utilizada como base de referencia para as demais.

Quadro 1: Denominao das amostras.

Os ensaios de trao realizados na Unoesc Joaaba foram avaliados

conforme sua fora mxima e fratura ocorrida. Todos os Relatrios de Ensaio

encontram-se anexo I do trabalho.

4.1 ANALISE DOS DADOS DE FORA MXIMA

A fora mxima suportada pelas amostras esta descrita no Grfico 2. Estes

valores so as mdias de foras mximas encontradas para cada tipo de amostra.

J na Tabela 1, tm-se os dados obtidos com seus respectivos desvios padres.

Observando a Tabela 2, pode-se notar que o processo proposto em que a

temperatura de 130 C com emenda de 60, obtm valores no muito maiores do

que os j obtidos no processo atual da empresa, mas em compensao o desvio

padro foi menor, aumentando a confiabilidade.

Aliado a isso, tm-se o fator econmico, pois se reduziu o ciclo de

vulcanizao, tanto em temperatura como em tempo, mantendo-se os i, os valores

de fora mxima, quando comparado ao processo atual. Portanto, mesmo no

alcanando os valores esperados de fora mxima, ainda torna-se vivel o processo

proposto para a empresa no que diz respeito ao fator econmico.

32

Grfico 2: Fora mxima mdia para cada tipo de amostra.

Tabela 2: Fora mxima dos corpos de prova

Fora mxima de ruptura em N

Tipo de Processo CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 Mdia Desvio Padro

Borracha Processo Original 1423 1702 1165 1314 1453 1423 197,31

Borracha Processo 130C 60 1473 1443 1633 1453 1294 1453 120.40

Borracha Processo em V 966 1085 1195 1085 955 1085 90

Borracha Original 2601 2290 2797 2742 2539 2593 200

J o processo em V obteve valores mais baixos do que o processo atual, mas

obteve o melhor resultado quanto ao desvio padro, dando a esse processo a maior

confiabilidade das amostras. O fato de o desvio padro estar com valores to baixos,

demonstra que o processo de vulcanizao foi executado dentro do especificado em

todas as amostras. Tal fato, pode ser creditado, a maior cautela do operador na sua

execuo, por ser um processo que exige um corte mais preciso para a realizao

da emenda. Caso contrrio, a junta no encaixa devidamente. Entretanto, no que

diz respeito a fora mxima, os valores encontrados para as amostras em V, no

obtiveram os resultados esperados, demonstrando que o fator, tipo de emenda,

realmente possui ligao direta com os resultados de fora mxima. Tal fato

demonstra, que como observado anteriormente, a temperatura inferior e o menor

tempo do processo no influenciaram negativamente na emenda, ressaltando assim

a confiabilidade dos processos propostos 1 e 2 descritos no item 3.2.2.

Pode-se observar tambm no grfico 2, que nenhuma das amostras em que

existem emendas atingiram valores mnimos ideais de fora mxima, comparadas as

amostras sem emenda, chegando a no mximo T66 (processo proposto 3) de um

0

250

500

750

1000

1250

1500

1750

2000

2250

2500

2750

0 1 2 3 4 5

For

a M

xim

a e

m N

Mdia das amostras

Borracha ProcessoOriginal

Borracha Processo 130 C60

Borracha Processo em V

Borracha Original

33

fator que deveria ser de T90. Tambm se observa um dos maiores desvios padres

nessas amostras, caracterizando assim, levando-se em considerao as mesmas

condies de teste, uma disparidade elevada na borracha em estado natural de

fabricao. Deve-se ento se observar fatores externos como lotes diferentes e ate

mesmo condies de armazenamento, que poderiam vir a explicar tal diferena.

Essa situao demonstra, que ainda existem aspectos desconhecidos neste

processo, sendo necessrios testes com diferentes tipos de emenda, cola,

acelerador, para que talvez fosse possvel encontrar melhores resultados, no que diz

respeito a fora mxima.

Pode-se ressaltar tambm, que o parmetro de T90, esta embasado em um

manual de recuperao de pneus, que possui caractersticas bem prximas ao

processo de vulcanizao de emendas em borracha nitrlica. Tal fato no torna

totalmente confivel a aplicao do processo na emenda, por possuir diferentes

caractersticas quanto a formatos e aplicao, mas sim apenas aceitvel e suscetvel

a maiores investigaes futuras.

4.2 FRATURAS

Complementando a anlise de resistncia, fez-se a anlise da fratura das

amostras.

Nas amostras do processo original da Empresa, se observou um

descolamento na rea da emenda e uma pequena ruptura de material adjacente

(fotografia 6). Em alguns casos uma pequena ruptura nos momentos finais da

separao foi relevante nos resultados de desvio padro elevados.

Tambm foi possvel observar, conforme Fotografia 5, que o descolamento

ocorre sempre da seo menor para a maior da borracha, caracterizando um

problema, j que essa parte fica em contato direto com a agua que passa pela

vlvula aumentando o risco de ruptura e falha.

(A) (B)

34

Fotografia 4: (a) Emenda processo original Empresa Fabricante descolada. (b) Momento exato da

separao na emenda de 60. (c): Detalhe de emenda descolada com resduos de ruptura, processo

original Empresa Fabricante.

Posteriormente, nas amostras do processo proposto 3 (Borracha Processo

130 C 60), obteve-se resultados bem semelhantes ao processo anterior, original

empresa, mas observou-se na maioria dos casos, um maior descolamento aparente

sem a ruptura do material adjacente (Fotografias 7 e 8). Tal situao no explica o

fato da maior fora mxima, mas explica um desvio padro menor, j que todas as

amostras descolaram da mesma forma.

Fotografia 5: Emenda proposta 3 descolada.

Fotografia 6: Detalhe da emenda descolada processo proposto 3.

(C)

35

J nas emendas do processo proposto 4, as rupturas ocorreram na sua grande

maioria no material adjacente (Fotografias 11 e12) e no na emenda em si, no

ocorrendo descolamento na maioria dos casos, tal situao pode ser explicada pelo

fato da emenda possuir uma maior rea de contato. Tambm se observou que nas

emendas em que ocorriam o descolamento, o mesmo era apenas parcial

(Fotografias 9 e 10) em todos os casos aps atingir a metade da emenda, os

mesmas sofriam uma ruptura da borracha adjacente e ainda nesses mesmos casos,

a borracha rompia da seo maior para a menor.

Tais situaes deveriam reafirmar que os valores de fora final deveriam ser

maiores, o que no aconteceu na realidade, impedindo assim, a total compreenso

dos resultados.

Ressalta-se ainda que essas emendas obtiveram os melhores ndices de

confiabilidade, mantendo o desvio padro abaixo dos 100 N.

Fotografias 7 e 8: Emenda em V metade rompida, metade descolada.

Fotografias 9 e 10: Emenda em V rompida.

36

5 CONCLUSES

Com a realizao deste projeto, pode-se avaliar algumas propriedades

mecnicas das emendas de borracha nitrlica vulcanizadas para vedao de

vlvulas borboletas utilizadas em condutos de PCHs, com utilizao de processos j

usuais e propostos. Os parmetros aqui avaliados, no tornam esse trabalho uma

garantia de funcionalidade.

Para que haja uma garantia de eficcia dos mtodos descritos nessa

pesquisa, necessita-se de mais ensaios para diminuir a margem de erro..

Com relao aos parmetros avaliados neste projeto, observando a fora

mxima, tem-se que as amostras com apenas um processo de aquecimento at 130

C mostram uma resistncia mdia maior comparada s amostras do atual processo.

Comparando as amostras pelo tipo de fratura, observa-se que as amostras

com emenda em V possuem uma fratura com maior homogeneidade, e um

rasgamento da borracha e no um simples descolamento, como observado nas

demais. Tambm se admite, que a rachadura iniciar da seo maior para a menor

da borracha, caracteriza uma maior segurana para as amostras, visto que, nas

situaes de uso normais, a parte com menor espessura da borracha que fica em

contato com a gua e sujeita ao desgaste prematuro.

Comparando tambm os desvios padres, as emendas vulcanizadas em V

mostraram-se mais confiveis que as demais, possuindo valores de desvio bem

inferiores a elas.

Quanto ao fator econmico, tem-se que ambos os processos propostos 3 e 4,

possuem uma economia considervel de horas operador e mquina, devido

alterao da temperatura limite e processo de aquecimento/resfriamento. Tais

processos mostram-se eficientes e usuais comparados ao processo original.

Ainda seria necessrio para tornar mais eficientes os processos aqui

descritos, a substituio da Borracha de Ligao a Frio utilizada no processo, bem

como outros modelos de emenda e cola, e assim, realizar uma maior bateria de

testes, visando ajustar o processo, em termos de aumento de fora mxima

suportada.

Acredita-se que os processos aqui propostos possam ser utilizados de forma

equivalentes ao processo atual, ficando a cargo da empresa apenas decidir qual dos

dois mais adequado assuas necessidades.

37

REFERNCIAS

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tecnlogos e engenheiros So Paulo: Artliber Editora, 2006.

Canevarolo Jr. Sebastio V. Tcnicas de Caracterizao de Polmeros. So

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MORTON, M. - Rubber Technology, 2nd Edition, Van Nostrand Reinhold, New

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Viero M. (2010) - RE-Estudo do comportamento do sistema de vedao da

vlvula borboleta.

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. Acesso em

03/08/2012.

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Helson M. da Costa, Leila L. Y. Visconte, Regina C. R. Nunes. Aspectos Histricos

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Processos Qumicos, cap.36, Horcio Macedo, Editora Guanabara (1977).

ASTM D412-06 Standard Test Methods for Vulcanized Rubber and

thermoplastic Elastomers Tension.

39

ANEXOS

40

Anexo 1

41

Anexo 2

42

Anexo 3

43

Anexo 4

44

Anexo 5

45

Anexo 6

46

Anexo 7

47

Anexo 8

48

Anexo 9

49

Anexo 10

50

Anexo 11

51

Anexo 12

52

Anexo 13

53

Anexo 14

54

Anexo 15

55

Anexo 16

56

Anexo 17

57

Anexo 18

58

Anexo 19

59

Anexo 20

60

Anexo 21

61

Anexo 22

62

Anexo 23

63

Anexo 24