Universidade federal de santa catarina



Baixar 100.84 Kb.
Encontro02.12.2017
Tamanho100.84 Kb.


U

NIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

CENTRO TECNOLÓGICO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS



RELATÓRIO DE ESTÁGIO CURRICULAR I

TIGRE S/A TUBOS E CONEXÕES

Joinville, 2006.

U

NIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

CENTRO TECNOLÓGICO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS




TIGRE S/A TUBOS E CONEXÕES

Centro Operacional de Joinville

Rua dos Bororós 84, Distrito Industrial

CEP: 89239-290

Joinville – Santa Catarina

www.tigre.com.br



UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

CENTRO TECNOLÓGICO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS

TIGRE S/A TUBOS E CONEXÕES.
RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO 1

Período: 22/05/2006 – 08/09/2006

“CONCORDAMOS COM O CONTEÚDO DESTE RELATÓRIO”

Orientadora: Marlise Betina Fissmer


Estagiário: Rafael Güntzel Arenhart

Orientadora: Engª. Marlise Betina Fissmer

Aluno: Rafael Güntzel Arenhart

Matricula: 05137241

Agradecimentos

Agradeço à empresa Tigre S/A Tubos e Conexões pela oportunidade de realizar este estágio curricular em seus laboratórios.


Agradeço, ainda, à orientadora Marlise Betina Fissmer, que contribuiu para o meu desempenho durante o estágio.
Ao supervisor Berend Snoeijer, um agradecimento especial, por ter permitido essa nova experiência de aprendizado.
À toda equipe dos laboratórios por ter me tratado com respeito e sempre procurado esclarecer minhas dúvidas durante o estágio.
E por fim, agradeço aos meus pais por terem me acompanhado nessa jornada.


ÍNDICE

INTRODUÇÃO..………….………………………………………..………………

6

CAPÍTULO 1. POLÍMEROS ……… ……….……….……………………..……

7

1.1. Polímeros.....................….....................................................................................

7

1.2. Polímeros na Tigre S/A…………………………......................................….….

8

1.3. Processamento de Polímeros................................................................................

11

CAPÍTULO 2. LABORATÓRIOS E SEUS PROCEDIMENTOS …...........…

12

2.1 Laboratório de Desenvolvimento de Composto................................................

12

2.1.1 Relogia...............................................................................................................

12

2.1.2 Estabilidade Térmica.........................................................................................

12

2.1.3 Colorimetria.......................................................................................................

13

2.1.4 Estabilidade Ultravioleta...................................................................................

13

2.2 Laboratório Químico...........................................................................................

13

2.2.1 Fluidez...............................................................................................................

14

2.2.2 Densidade..........................................................................................................

14

2.2.3 Tempo de Oxidação Induzida............................................................................

15

2.2.4 Ponto de Amolecimento....................................................................................

15

2.2.5 Resistência à Tração..........................................................................................

15

2.2.6 Teor de Negro de Fumo.....................................................................................

16

2.2.7 Teor de Cinzas...................................................................................................

16

2.2.8 Dispersão de Pigmento......................................................................................

16

2.2.9 Valor K..............................................................................................................

16

2.2.10 Abrasividade.....................................................................................................

17

2.2.11 Salt Spray..........................................................................................................

17

2.2.12 Granulometria...................................................................................................

17

2.2.13 Umidade............................................................................................................

18

2.2.14 Teor de Chumbo...............................................................................................

18

2.3 Laboratório Físico...............................................................................................

18

2.3.1 PHI......................................................................................................................

18

2.3.2 Retração Circunferencial....................................................................................

20

2.3.3 Estabilidade dimensional....................................................................................

20

2.3.4 Análise dimensional............................................................................................

20

2.3.5 Análise dimensional de produtos de terceiros....................................................

20

2.4 Laboratório de Validação Dimensional.............................................................

21

CAPÍTULO 3. RELATÓRIO DAS ATIVIDADES NOS LABORATÓRIOS.....

22

3.1 Laboratório de Desenvolvimento de Composto....................................................

22

3.2 Laboratório Químico ……………………………….......….............................…

22

3.3 Laboratório Físico ………………………………….............................................

23

3.4 Laboratório de Validação Dimensional ……………….........………..................

23

Considerações Finais.................................................................................................

24

Referências………..……………………................................…………………...…

25

Anexo I – Histórico da Tigre S/A Tubos e Conexões.................................................

26

Anexo II - Cronograma das atividades realizadas......................................................

27


INTRODUÇÃO
O presente relatório tem como objetivo descrever o estágio curricular feito na empresa Tigre S/A Tubos e Conexões no segundo trimestre de 2006. A Tigre é uma empresa de transformação de polímeros que atua na área de infra-estrutura. Para atender suas necessidades técnicas, a empresa é equipada com um laboratório dividido em 4 repartições, nos quais desenvolvi o trabalho de estágio, atendendo a exigência da disciplina Estágio Supervisionado 1 (EMC 551) do curso de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de Santa Catarina.

O relatório é estruturado primeiro com uma descrição básica sobre os polímeros no contexto da Tigre, que é essencial para a compreensão do trabalho realizado nos laboratórios, sem o qual não é possível analisar a função prática de cada ensaio.

Em seguida foram descritos os diversos ensaios realizados no laboratório, como contextualização da função desses na empresa.

Após é relatada a minha experiência de estágio nos quatro laboratórios, com as atividades desempenhadas e também o meu aprendizado durante esse período.

Por fim, apresento as considerações finais sobre toda a vivência do estágio na empresa Tigre.


CAPÍTULO 1. POLÍMEROS

1.1. POLÍMEROS

Os polímeros são, ao lado de metais e cerâmicas, um dos três grupos principais de materiais de engenharia. Seu nome deriva das palavras de origem grega muitas (poli) partes (meros), uma referência a principal característica dos polímeros, que é a sua estrutura composta por cadeias de pequenas partes iguais repetidas várias vezes, geralmente na casa das dezenas de milhares. Essas partes, chamadas de monômeros, com algumas excessões como o silicone, são unidades orgânicas (compostas com Carbono) ligadas por ligações covalentes, e a denominação do polímero é baseada no nome do monômero (Ex.: Poliproplileno consiste de monômeros de propileno).

De forma geral, os polímeros se diferenciam dos outros materiais por terem menor densidade, maior ductilidade, resistência inferior, custo reduzido, facilidade de processamento e maior flexibilidade na alteração de propriedades através da manipulação de cadeias, alteração da composição química e utilização de aditivos.

Outra propriedade importante dos polímeros é a reciclabilidade, apesar de não ser uma característica presente em todos. Os polímeros recicláveis são chamados termoplásticos, suas cadeias são ligadas entre si por ligações secundárias que são refeitas sem degradação quando o material é fundido e depois solidificado, e portanto podem ser reprocessados e reutilizados. Alguns termoplasticos, porém, apresentam degradação dentro das cadeias durante o processo de reciclagem e portanto suas propriedades se deterioram, reduzindo a qualidade do material reciclado a cada ciclo. Os polímeros que não são recicláveis são chamados Termofixos, e se caracterizam estruturalmente por terem cadeias ligadas entre si por ligações covalentes primárias que se quebram acima de certa temperatura, degradando permanentemente o material. Como o polímero termofíxo não é moldável em temperaturas em que ele não se degrada, ele não pode ser reprocessado, e portanto sua reciclagem pode ser feita apenas através de reutilização.



1.2. POLÍMEROS NA TIGRE

1.2.1 Policloreto de Vinila (PVC)

O PVC é polimerizado a partir do monômero cloreto de vinila (C2H3 Cl), composto por Vinil extraído do petróleo e Cloro extraído do Cloreto de Sódio (sal comum).

As principais características que tornaram o PVC a principal matéria prima utilizada pela Tigre são o seu baixo custo e a possibilidade de ter suas propriedades radicalmente alteradas através do uso de aditivos diversos. Outras características importantes são o isolamento térmico e elétrico, ser auto-extintor de chama, não corrosível e ter facilidade de transporte devido ao peso. Essas características o tornaram ideal para substituir o ferro na área de tubos e conexões, fazendo com que empresas que os produzissem dominassem o mercado de tubos para infra-estrutura. A principal desvantagem do PVC é a sua instabilidade, causada pela fraca ligação covalente entre Cloro e Carbono, que quando quebrada gera radicais livres que degradam a cadeia em um efeito contínuo, impossibilitando o seu processamento sem estabilizantes, ou seu uso em temperaturas acima da temperatura ambiente.

Principais aditivos do PVC:

a) Plastificantes: Aditivos que enfraquecem a ligação secundária entre as cadeias do PVC, sua adição ao composto aumenta a flexibilidade e reduz a dureza do produto final. É utilizado em grandes quantidades na produção de PVC flexível.

b) Pigmentos: Aditivos orgânicos ou minerais que absorvem ou refletem determinados espectros de luz com o fim de alterar a cor final do material. É responsável pela resistência ultra-violeta do PVC, refletindo ou absorvendo este comprimento de onda que pode causar degradação.

c)Estabilizantes: Essenciais para qualquer composto de PVC, agem ligando-se aos radicais livres formados durante a degradação do PVC evitando que estes se propaguem alterando as cadeias poliméricas. Anteriormente o principal componente dos estabilizantes, o chumbo tem sido substituído por outros elementos por causa de sua toxidez, apesar de apresentar um dos melhores custos-benefício disponível.

d) Cargas: A principal função da carga é a redução do custo por quilograma do composto, sendo adicionado para aumentar o seu volume aumentando muito pouco o seu custo. Resulta em redução das propriedades mecânicas, apesar de que algumas cargas, chamadas cargas funcionais, apresentam redução muito sutil, ou até mesmo melhora de algumas propriedades mecânicas quando usadas em baixa quantidade, como é o caso do Carbonato de Cálcio, principal carga usada atualmente.

e) Lubrificantes: Os lubrificantes se dividem em duas categorias: internos e externos. Os lubrificantes internos são compatíveis com o PVC e localizam-se entre as cadeias, distanciando-as e, portanto, reduzindo as forças que as mantém unidas, permitindo que elas se desloquem uma em relação às outras, com maior facilidade. Os lubrificantes externos são incompatíveis com o PVC e migram para a superfície do material, facilitando o movimento dele em relação à superfície das máquinas de processamento, evitando também a sua aderência. Ambos são necessários para o processamento do material, sem eles o composto de PVC não se deslocaria pelo equipamento com facilidade.

f) Modificadores de Impacto: Materiais com alta capacidade de absorção de impacto que formam estruturas dentro do composto que absorvem parte de qualquer impacto sofrido pelo composto, aumentando a tenacidade do PVC.

1.2.2 Polietileno (PE)

O polietileno é produzido através da polimerização de moléculas de Eteno. O polímero final é classificado entre mais de 8 (oito) classes diferentes de densidade, dependendo do tamanho de cadeia e ramificações, alterando as propriedades mecânicas e resistência química do polímero finalizado. O PE é utilizado na fabricação de tubos para transporte de gás e outros produtos químicos que reagem com o PVC (por causa da ligação carbono-cloro mais fraca), mas não com o polietileno, mais inerte por causa de sua composição de carbono e hidrogênio com ligações covalentes mais fortes do que a ligação cloro-carbono do PVC.



1.2.3 Poplipropileno (PP)

Um polímero de menor importância dentro da Tigre, possui resistência química semelhante a do polietileno, sendo utilizado na fabricação de cabos de pincéis resistentes a tintas e solventes.



1.2.4 Cloreto de Polivinila Clorado (CPVC)

Um derivado do PVC com maior quantidade de cloro na sua formulação. A principal função do cloro adicional é fortalecer as ligações secundárias entre as cadeias poliméricas, elevando a temperatura máxima de trabalho do composto até 80ºC, o que permite que tubos de CPVC sejam utilizados para água quente, sendo um substituto mais barato, leve e que não oxida ou reage com a água, em comparação com os tubos de cobre que competem pelo mesmo mercado.



1.2.5 Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS)

Polímero utilizado em peças cromadas (peças com uma camada de metal que proporciona o aspecto de uma peça toda de metal, é uma alternativa mais barata para peças metálicas) por ter uma estrutura muito polar que facilita a ligação iônica do cromo depositado.



1.2.6 Poliestireno (PS)

Utilizado em peças que exijam uma variação dimensional térmica muito pequena, como travas e válvulas.



1.2.7 Nylon

Por ter uma resistência ao dobramento muito grande, é utilizado na injeção de peças que precisam ser deformadas, como braçadeiras para segurar tubos.



1.3 Processamento de polímeros

Na Tigre são utilizados 3 tipos diferentes de processamento: Extrusão, Injeção, Sopro e Rotomoldagem (esses dois últimos não são utilizados no Centro Operacional de Joinville). O critério de escolha entre esses processos é unicamente o formato da peça final: Extrusão para perfil constante (tubos) e Injeção para peças com geometria complexa (conexões).



1.3.1 Extrusão

O princípio da extrusão é passar continuamente a matéria prima por uma matriz gerando uma peça contínua com perfil constante, como é o caso de tubos. A extrusão de polímeros é feita na extrusora, sendo que o material é fundido enquanto um fuso o empurra constantemente através da matriz, seguindo depois para um processo de resfriamento. Os cuidados para se desenvolver um composto apropriado para extrusão incluem lubrificação (muito baixa e o material irá aderir ao equipamento e terá dificuldade de se movimentar; muito alta e o material “patinará” no fuso sem ser forçado através da matriz), estabilidade térmica para o PVC (muito baixa e o PVC se degradará durante a passagem pelo fuso) e abrasividade dos aditivos minerais (muita abrasividade prejudica o equipamento)



1.3.2 Injeção

No processo de injeção o polímero fundido é inserido dentro de uma matriz com uma cavidade no formato da peça final. Dentro desta cavidade o polímero solidifica e assume a forma do produto terminado. Por exigir que a massa plástica passe por espaços não-uniformes impulsionado apenas na entrada do molde, a injeção se torna um processo que exige compostos com uma fluidez muito elevada, sendo este o principal desafio no desenvolvimento de compostos para injeção, especialmente para peças grandes e complexas. O atrito entre polímero e matriz durante a injeção gera uma quantidade de calor capaz de queimar (degradar) o PVC, portanto uma boa estabilidade térmica também é necessária.



CAPÍTULO 2. LABORATÓRIOS

2.1 LABORATÓRIO DE DESENVOLVIMENTO DE COMPOSTOS

A função do laboratório de desenvolvimento de compostos dentro da Tigre é a de análise de matéria prima, tanto de novas formulações quanto daquelas que apresentam problemas, assim como o desenvolvimento de novos compostos de PVC. Para isso, o laboratório está equipado com um misturador, um extrusiômetro, um reômetro de torque, um colorímetro e um condensador ultravioleta.

.2.1.1 Reologia

A análise das propriedades reológicas de matéria prima, no laboratório da Tigre, é feita com um extrusiômetro, que é uma extrusora de proporções reduzidas com sensores de: pressão ao longo da passagem do material; força aplicada na matriz e torque aplicado ao fuso( peça que empurra a massa de polímero através da máquina). A análise destas informações pode ser usada para se determinar a quantidade de lubrificante de um material, seu nível de plastificação, estabilidade térmica e proporção entre lubrificantes interno e externo.



2.1.2 Estabilidade Térmica

A estabilidade térmica dos compostos é determinada através do uso do reômetro de torque, uma câmara mantida a uma temperatura elevada com dois pregos que mantém uma quantidade específica de material dentro da câmara em movimento constante. A resistência ao cisalhamento do PVC varía de acordo com o estágio de degradação térmica que ele se encontra, então o torque aplicado pelos pregos para manter a velocidade constante pode ser usado para se concluir por quanto tempo um determinado composto se mantém estável na temperatura de processamento.



2.1.3 Colorimetria

A colorimetria é o ensaio utilizado na determinação do espectro cromático superficial de sólidos, podendo ser utilizado tanto em peças acabadas quanto em corpos de prova especificamente injetados, ou feitos a partir de material testado no reômetro de torque, apesar da segunda opção apresentar problemas para alguns materiais. Esse ensaio é usado para conferir se um determinado composto vai estar dentro dos limites de cor depois de processado, ou se um produto processado está dentro destes limites, sendo que além da cor em si ser um requisito para o produto final, ela pode indicar o grau de degradação térmica do PVC, e, portanto, a sua estabilidade térmica.



2.1.4 Estabilidade Ultravioleta

Os polímeros são muito suscetíveis à radiação ultra-violeta, que sendo um tipo radiação com alto nível de energia, pode quebrar as ligações covalentes de uma cadeia polimérica, iniciando o processo de degradação que prejudica a cor em níveis baixos, e as propriedades mecânicas em níveis elevados. Dentre os polímeros, o mais afetado pela radiação ultravioleta é o PVC, por causa das ligações mais fracas entre Cloro e Carbono, e portanto são os produtos desta matéria prima os mais testados. Para melhorar a resistência à radiação violeta, são usados pigmentos que podem agir de duas formas distintas: Absorvedores (como o negro de fumo) que absorvem a radiação e a transformam em calor, e os refletores (como os pigmentos de titânio) que refletem a radiação incidente. Estabilizantes térmicos não agem sobre a degradação ultravioleta, pois esses só atuam nas mais elevadas temperaturas de processamento.



2.2 LABORATÓRIO QUÍMICO

O laboratório químico tem a responsabilidade de fazer o recebimento de matéria prima entregue na fábrica, o que consiste em fazer ensaios químicos em amostras retiradas de materiais selecionados. Além dessa função, atualmente o laboratório também presta serviço para a unidade de produção, que consiste em fazer análises químicas de produtos acabados.



2.2.1 Fluidez

A fluidez de uma amostra é determinada através de uma máquina de fluidez, que consiste em um canal aquecido onde a amostra é armazenada e um peso que força a amostra através de uma matriz circular estreita. A quantidade de material que passa pela matriz por unidade de tempo é o índice de fluidez.

O teste de fluidez é feito para todos polímeros menos o PVC, pois esse apresentaria degradação térmica durante o ensaio, impossibilitando a medição de um valor característico para uma determinada amostra.

Esse ensaio é utilizado tanto para o recebimento de matéria prima, quanto para análise de produtos acabados, podendo revelar se a composição da matéria prima esta dentro dos valores especificados (fluidez da matéria prima dentro de valores especificados) e se houve modificação suficiente para alterar negativamente as propriedades do material durante o processamento (diferença de fluidez entre matéria prima e produto acabado)



2.2.2 Densidade

O teste de densidade é feito com base no princípio de Arquimedes Todo corpo mergulhado num fluido sofre, por parte do fluido, uma força vertical para cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo,1 sendo utilizados uma balança analógica analítica com resolução de 0,0001 gramas e um recipiente para armazenar o liquido de imersão (Álcool nesse caso). A diferença de peso entre o corpo de prova imerso em álcool e em ar é o empuxo (força vertical para cima), e portanto igual ao peso do fluido deslocado. Multiplicando-se o peso pela densidade do fluido, obtem-se o volume de fluido deslocado, que é igual ao volume do corpo imerso. A densidade média do corpo de prova é a sua massa dividida pelo seu volume.

A densidade é um indicador da composição química e estrutural (graus de cristalinidade, polimerização e ramificação afetam a densidade em materiais polimérico) da matéria prima e do produto acabado.

2.2.3 Tempo de Oxidação Induzida

Ensaio realizado no Calorímetro Diferencial de Varredura (DSC) para a determinação da estabilidade térmica do material analisado através da identificação do tempo decorrido com aquecimento constante e padronizado até o pico exotérmico característico do processo de oxidação. O tempo é um indicador da estabilidade térmica do material analisado.



2.2.4 Ponto de Amolecimento

O ponto de amolecimento de um material é a temperatura que permite que uma agulha penetre 1mm na superfície do material. O ensaio, denominado Vicat, ocorre com o aquecimento do corpo de prova em forma de placa enquanto uma agulha é mantida constantemente pressionada contra a sua superfície , com um relógio medidor que acompanha o movimento da agulha. Quando esse relógio indica um percurso de um milímetro, a temperatura que se encontra o corpo de prova é anotada, sendo esse o ponto de amolecimento. Esse valor indica diretamente a temperatura em que o material analisado perde sua rigidez, o que é geralmente considerado negativo para a maioria das aplicações de polímeros e, portanto, o que define o limite máximo de sua temperatura de trabalho.



2.2.5 Resistência à Tração

A resistência à tração uniaxial é medida em uma máquina de tração onde um corpo de prova é tracionado longitudinalmente enquanto as forças necessárias (convertidas para tensão) são registradas até o momento de ruptura do corpo do prova. Os principais dados coletados são: Alongamento percentual no momento de ruptura e Tensão máxima, sendo esses os indicadores de ductibilidade e tenacidade, respectivamente. Ambos são diretamente características desejadas para o material analisado, uma baixa ductiblidade aumenta as chances de fraturas frágeis catastróficas, e a baixa tenacidade reduz a quantidade de pressão que um produto pode suportar. Valores insatisfatórios podem ser causados por baixa plastificação, impurezas, excesso de carga(PVC) ou agentes expansores, ou ainda estrutura imprópria (cadeias curtas).



2.2.6 Teor de Negro de Fumo

Realizado principalmente em polietileno, esse ensaio mede o nível do pigmento orgânico preto chamado Negro de Fumo no material. O motivo de averiguar a quantidade desse pigmento, mesmo quando a cor do produto final está dentro das especificações, é a fato do pigmento absorver radiação ultravioleta, sendo necessário então uma quantidade mínima desse para que o material tenha resistência ultravioleta suficiente para resistir durante o período de garantia. O ensaio é feito através da queima do material a uma temperatura em que sobram apenas os pigmentos e minerais (estes últimos ausentes no caso do polietileno) em uma atmosfera controlada onde o Negro de Fumo não reage e, portanto, sua massa não é afetada. Quando a queima é completada, os resíduos são pesados.



2.2.7 Teor de Cinzas

No ensaio de teor de cinzas o polímero ensaiado é queimado a temperaturas de aproximadamente 1000ºC, o que faz com que apenas componentes minerais sobrem, que são os pigmentos minerais e as cargas. Esse ensaio é realizado principalmente no PVC, que é o único polímero que possui ambos. Como a quantidade de pigmento é muito reduzida e controlada, esse teste é utilizado principalmente para conferir se a quantidade de carga está abaixo dos níveis aceitáveis, pois a carga apresenta uma degradação das propriedades mecânicas muito elevada acima de um certo valor.



2.2.8 Dispersão de Pigmento

Ensaio realizado visualmente sobre uma chapa de produto terminado, onde são procurados agregados de pigmento que se tornem visíveis. É importante certificar de que não existam aglomerados de pigmentos (também chamados de pontos duros) no produto acabado porque esses agem como inclusões que podem causar uma fratura frágil na peça final.



2.2.9 Valor K

Utilizado apenas no PVC, este ensaio é utilizado para descobrir um valor diretamente relacionado ao grau de polimerização de um composto, chamado de valor K. Quanto maior o valor K, maior o tamanho médio das cadeias do polímero analisado. Esse ensaio é importante porque o valor K deve estar dentro de valores determinados que variam para cada aplicação, pois quanto maior for o valor K, melhores as propriedades mecânicas, mas mais difícil o processamento, sendo necessário então encontrar o maior valor K que permita um determinado processo ser executado com facilidade. Um exemplo dessa diferença, são os valores K para materiais de injeção e extrusão: como o processo de injeção é mais difícil, é necessário um valor K menor do que para os compostos de extrusão, mesmo que isso signifique uma redução das propriedades mecânicas.



2.2.10 Abrasividade

Ensaio realizado sobre os aditivos minerais (cargas e pigmentos) para averiguar a abrasividade deste. O teste simula a passagem constante de uma solução líquida com o aditivo a ser testado e mede a quantidade de material removido de uma placa de metal colocada em contato com o líquido. Apesar da abrasividade não afetar o produto final, valores muito altos danificam as máquinas de processamento, e portanto um valor máximo é estabelecido para os aditivos com o fim de evitar o desgaste do maquinário.



2.2.11 Salt Spray

Ensaio feito em peças de metal de terceiros que são incorporadas nos produtos poliméricos. É feito com a deposição de uma mistura de água e sal controlada sobre a peça testada que simula uma atmosfera salina concentrada. A velocidade da oxidação da peça indica a resistência desta à corrosão.



2.2.12 Granulometria

Os compostos em pó são medidos em peneira para averiguar se o tamanho médio dos grãos está dentro dos valores especificados, pois em grãos muito finos os aditivos podem migrar para fora do composto, e em grãos muito grossos podem haver partículas não-fundidas que agem como pontos duros que facilitam a ocorrência de fraturas frágeis.



2.2.13 Umidade

Teste realizado sobre a carga adicionada ao PVC que pode absorver muita umidade. Quantidades excessivas de umidade causam imprecisão na medida de carbonato muito grande e afetam a estática final da peça



2.2.14 Teor de chumbo

O teor de chumbo é um fator muito importante para os estabilizantes de PVC que utilizam este elemento, pois percentagens muito baixas indicam que o estabilizante não vai ser efetivo, e uma quantidade muito grande apresenta uma possibilidade de desprender o chumbo, que por ser tóxico é um risco tanto quando ingerido quanto quando depositado no meio-ambiente. O ensaio de teor de chumbo é feito através de extração química, onde uma solução preparada extrai o chumbo do estabilizante permitindo o cálculo do seu teor no aditivo. Para garantir que o chumbo não está se desprendendo, é também feito um teste onde a peça acabada é colocada na água e é observado se o chumbo se desprende.



2.3 LABORATÓRIO FÍSICO

2.3.1 Pressão Hidrostática Interna (PHI)

O objetivo principal deste ensaio, específico para tubos, é a certificação de que determinado lote produzido irá resistir à fadiga causada pelo uso durante a vida útil planejada. Como a principal requisição para os tubos exige a passagem de líquido sob pressão no seu interior, o ensaio mais adequado simula essa mesma situação em uma amostra reduzida em um ambiente controlado. Por ser necessário realizar o ensaio antes da venda do produto, são utilizadas pressões e temperaturas elevadas por tempos reduzidos, calculados para simular a mesma fadiga causada por uso em condições normais pelo tempo coberto pela garantia. O teste é considerado bem sucedido se o tubo suporta o tempo calculado sem sofrer fratura.

No caso de falha, dois tipos de fraturas podem ocorrer: fratura frágil e fratura dúctil. A fratura frágil é caracterizada por uma fenda longitudinal com trincas transversais em formato de espinha de peixe (PVC) ou por furos (PE), podendo ser causada por impurezas, mistura de polímeros diferentes, riscos na superfície ou um material frágil (baixa capacidade de deformação). A fratura dúctil apresenta dilatação do material antes de ocorrer ruptura, e é causada por um material com baixo limite de tensão de escoamento ou picos de temperatura elevada durante o ensaio (falha nos controladores de temperatura). Dentre as duas fraturas, a frágil é considerada mais crítica por ser catastrófica, ou seja, ocorre repentinamente, a falta de aviso prévio pode causar mais problemas do que uma fratura que pode ser prevista, como é a dúctil.

O sistema de tensão causado sobre o material do tubo é equivalente ao do ensaio de tração uniaxial (item 3.2.5), por esse motivo quando uma falha ocorre por motivo de insuficiência das propriedades da matéria prima geralmente ocorre também valores insuficientes para o alongamento na ruptura (fratura frágil) ou na tensão de escoamento (fratura dúctil).

Para simular uma amplitude maior de situações, alguns tubos com funções mais críticas passam pelos mesmos ensaios sob condições de maior severidade, sendo essas as seguintes:

a) Esmagamento (apenas Polietileno)

O tubo passa por um esmagamento parcial de sua seção transversal, então a seção é restaurada e o ensaio de PHI é executado com o tubo. Este ensaio simula possíveis esmagamentos que o tubo pode sofrer durante os processos de armazenamento, transporte e instalação.

b) Stress Crack (apenas Polietileno)

Antes de ser iniciado o teste de PHI, são feitos cortes com uma fração da espessura do tubo, que além de agir como uma trinca também concentra as forças trativas, aumentando a tensão na área cortada. Nesse ensaio é considera a possibilidade de ocorrerem riscos e cortes nos tubos.

c) Solda

Este ensaio é feito da mesma forma do que o ensaio de PHI padrão, mas são utilizados corpos de prova feitos com duas seções de tubo unidas por eletrofusão (Polietileno de pequeno diâmetro), solda de topo (Polietileno de maior diâmetro) ou luva soldável e adesivo (PVC de linha soldável). A sua função é avaliar a qualidade da solda nesses produtos.

2.3.2 Retração Circunferencial (apenas Polietileno)

Teste realizado no laboratório de controle de qualidade, no qual o tubo é aquecido e resfriado e então seu diâmetro externo é medido e comparado com os limites para determinado produto. O ensaio verifica se o tubo permanece dentro de especificações de diâmetro mesmo depois de passar por situações de variação de temperatura.



2.3.3 Estabilidade Dimensional

Teste realizado no laboratório de controle de qualidade, no qual o tubo é aquecido e resfriado e então a variação no seu comprimento é medida e comparada com os valores aceitáveis para o produto. O ensaio verifica se o tubo sofre uma retração permanente de comprimento muito grande.



2.3.4 Análise Dimensional

Ensaio realizado periodicamente (geralmente a cada duas horas) diretamente na produção. Neste ensaio as dimensões de uma amostra do produto são retiradas e registradas para certificar se o processamento do produto está adequado e dentro dos padrões estabelecidos.



2.3.5 Análise Dimensional de Produtos de Terceiros

Ensaio realizado no recebimento de produtos comprados para serem incorporados a outros produtos. Consiste na análise de vários aspectos dimensionais de uma amostra representativa. Se as dimensões estão dentro dos valores esperados, os lotes recebidos são aprovados.



2.4 LABORATÓRIO DE VALIDAÇÃO DIMENSIONAL

Este laboratório é equipado com instrumentos para análise dimensional, tais como paquímetros, micrômetros, relógios apalpadores, traçadores de altura e Máquinas de Medir por Coordenadas (abreviadas para MMC). As Máquinas de Medir por Coordenadas são aparelhos capazes de construir um modelo (numérico ou gráfico) de um objeto a partir da medida das coordenadas de alguns pontos com o uso de um apalpador.

A função do laboratório dimensional dentro da Tigre é conferir as propriedades dimensionais de produtos terminados e de moldes para injeção, encaminhados pelo departamento de engenharia quando existe suspeita de não conformidade destes. A responsabilidade do laboratório, então, é registrar as dimensões da peça e informar se as medidas estão dentro dos limites estabelecidos pelo projeto do produto. Essa consideração não é definitiva, os resultados são mandados para o departamento de engenharia onde são analisados da seguinte forma: As dimensões do desenho do produto são classificadas de duas formas: cotas críticas e cotas não-críticas. As cotas críticas são essenciais para o funcionamento do produto final e portanto são tratadas com margens de tolerância estreitas, enquanto as cotas não-críticas possuem uma tolerância maior por sua função ser mais a de manter a forma geral da peça. Quando uma cota crítica está fora dos limites do projeto, o lote é rejeitado e alterações são feitas na produção. Se essa alteração não for possível sem o risco de afetar uma outra cota crítica, é feito antes um teste de desempenho para verificar se os valores prejudicam o funcionamento da peça antes de uma alteração ser encaminhada. As cotas não-críticas são geralmente mantidas nos valores que resultam em um menor desperdício de material.

CAPÍTULO 3. RELATÓRIO DAS ATIVIDADES NOS LABORATÓRIOS.

De forma geral as atividades nos laboratórios tiveram como principal enfoque a participação na rotina de trabalho do laboratório: executar ensaios, adquirir amostras e corpos de prova, aprender as funções de cada laboratório e entender a burocracia envolvida na definição de tarefas. Fora essas atividade, houve abertura para o desenvolvimento de trabalhos não-rotineiros, que além de proporcionarem a possibilidade de aplicação de conhecimentos acadêmicos e pesquisas exigiam iniciativa para serem feitos.



3.1 LABORATÓRIO DE DESENVOLVIMENTO DE COMPOSTOS

Minha principal função foi operar as máquinas de ensaio, aprendendo o modo de utilização na prática bem como executar ensaios indicados pelos técnicos responsáveis pelo laboratório, com o objetivo de validação de matéria prima. Além destas operações rotineiras, eu tive a possibilidade de analisar a relação entre o poder tintorial de pigmentos em relação à sua concentração; a relação entre as máquinas extrusora e misturadora do laboratório em relação as máquinas da produção, e por conseqüência a validade de seus resultados, e o efeito da relação lubrificantes internos/externos na injetabilidade e queima de materiais durante a injeção.

Também realizei um experimento com a comparação de diversos pigmentos de fornecedores diferentes, no qual os dados analisados, junto com informações adquiridas na linha de produção, indicaram qual dos fornecedores possuía uma melhor relação custo-benefício para a empresa, resultando em uma redução nos gastos com este produto.

3.2. LABORATÓRIO QUÍMICO

O laboratório químico, além das suas funções normais, estava realizando prestação de serviço para a produção, que consiste na análise de material produzido e matéria prima que chega na fábrica para averiguar se estão dentro dos valores estabelecidos por norma, o que gera um grande volume de ensaios rotineiros. Portanto, minhas tarefas foram basicamente executar esses ensaios, que consistiam em medir densidade, preparar o DSC e realizar ensaios de tração e vicat. Os trabalhos não-rotineiros relevantes que eu realizei foram a análise da variação da densidade de polímeros em função de seu grau de cristalinidade e o uso de ferramentas estatísticas para comparar a variação das propriedades mecânicas de matéria prima de mesmo lote e a variação entre os resultados de ensaios realizados no laboratório da Tigre e de seus fornecedores, apesar de que esses trabalhos não puderam ser concluídos no período do estágio por exigirem um período muito longo entre suas etapas.



3.3. LABORATÓRIO FÍSICO

Nesse laboratório preparei corpos de prova para ensaio PHI, preparei solução salina para ensaio de Salt Spray, realizei análise dimensional de produtos de terceiros, separei amostras para os ensaios de lotes produzidos, acompanhei ensaios de validação de produtos novos e preparei os laudos onde as informações de todos os ensaios feitos sobre uma determinada remessa são agrupados e, se todos os valores estão de acordo, liberados para distribuição.



3.4. LABORATÓRIO DIMENSIONAL

O trabalho no Laboratório dimensional é estritamente prático, baseando-se no uso dos instrumentos metrológicos para a análise dimensional de peças com risco de estarem fora dos limites de seu desenho. Até mesmo a análise parcial é feita automaticamente por planilhas do Excel, quando as informações são digitalizadas, deixando apenas o trabalho da operação dos instrumentos com a responsabilidade da equipe do laboratório. No meu curto período nesse laboratório, realizei pequenas operações simuladas para aprender a operação da máquina de medir por coordenadas e o projetor de perfis, e operei o relógio apalpador na análise de um lote de conexões que estavam recebendo reclamações de consumidores.




CONSIDERAÇÕES FINAIS

A experiência desse estágio proporcionou a possibilidade de aprendizagem da prática do processamento de polímeros, dos métodos da realização de uma ampla gama de ensaios e os mecanismos de organização de um laboratório de uma empresa de grande porte.

Também foi muito importante a conscientização da postura que deve ter um engenheiro, principalmente em relação à iniciativa de procurar aquelas atividades em que seus conhecimentos podem ser aplicados, e não apenas esperar para fazer aquilo que é designado.

Finalmente, o estágio é muito válido por ser uma possibilidade de aprendizado extremamente construtiva, pois complementa o conhecimento acadêmico com as habilidades necessárias para ser bem sucedido no exercício da engenharia .



REFERÊNCIAS

1. SNOEIJER, B. Modelo de Relatório de Estágio Curricular. Florianópolis. UFSC: 2004 (www.emc.ufsc.br/cp/upload/83-ModeloRelatorio1.doc).

2. FERREIRA, L. Guia de informações úteis Tigre. Joinville. 2004.

3. NUNES, L. Tecnologia do PVC, 18ª Edição, Editora ProEditores Associados Ltda., São Paulo 2002.

4. CALLISTER JR., William D. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. 5ª Edição, Editora LTC Livros Técnicos e Científicos, Rio de Janeiro 2002.

5. GÄCHTER, MÜLLER, Plastics Additives, 3ª Edição, Editora Hanser, New York 1990.

6. PENN, W. S., PVC Technology, 3ª Edição, Editora Applied Science, London 1971.

7. Polymer – Wikipedia (http://en.wikipedia.org/wiki/Polymers) Ultimo acesso em 23/08/2006

8. Princípio de Arquimedes – Wikipédia (http://pt.wikipedia.org/wiki/Princ%C3%ADpio_de_Arquimedes) Ultimo acesso em 23/08/2006

9. Tigre – Inovando Para Construir Melhor (www.tigre.com.br) Ultimo acesso em 23/08/2006



ANEXO 1

Tigre S/A Tubos e Conexões

A Tigre S/A Tubos e Conexões é uma empresa de grande porte, pioneira no Brasil na fabricação de tubos de PVC. Hoje, atua na produção de tubos e conexões de PVC, Polietileno e outros; tanto no mercado nacional, quanto internacional. No Brasil, possui centros operacionais em Camaçari-BH, Rio Claro-SP, Indaiatuba-SP, Osasco-SP Castro-PR e Joinville-SC. Na América Latina, possui centros operacionais em La Paz e Santa Cruz de la Sierra (Bolívia), Santiago do Chile (Chile) e Buenos Aires (Argentina). Sua sede é localizada em Joinville à rua Xavantes nº 54, com o centro operacional da cidade situada à rua dos Bororós nº 84 Distrito Industrial.

O início da história da Tigre se deu em 1941, com a compra de uma pequena fábrica de pentes de chifre de boi por João Hansen Júnior. Porém, a empresa apenas começou a trabalhar com a matéria prima que domina hoje em 1945, quando Jõao Hansen Júnior adquiriu máquinas injetoras européias, utilizando-as para produzir peças diversas em polímeros. Foi a partir dos anos 50 que a Tigre começou a fabricar mangueiras, tubos e conexões em PVC, que tem sido o seu foco até hoje. Atualmente, é líder no mercado de tubos e conexões na América Latina e controla 60% do mercado nacional desses produtos.

ANEXO 2

Cronograma das atividades realizadas


Engenharia de Materiais – UFSC

Tigre S/A Tubos e Conexões

Estagiário: Rafael Güntzel Arenhart

Orientadora: Marlise Betina Fissmer



Período

Atividade

22/05 – 23/06

Laboratório de Desenvolvimento de Compósitos

26/06 – 28/07

Laboratório Químico

31/07 – 04/08

Laboratório Diomensional

07/08 – 08/09

Laboratório Físico



1 Princípio de Arquimedes – Wikipédia (http://pt.wikipedia.org/wiki/Princ%C3%ADpio_de_Arquimedes)



Compartilhe com seus amigos:


©ensaio.org 2017
enviar mensagem

    Página principal