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https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/17414
Tipo: | Dissertação |
Data do documento: | 25-Out-2024 |
Autor(es): | RODRIGUES, Rodimilson Coelho |
Afiliação do(s) Autor(es): | UFPA - Universidade Federal do Pará |
Primeiro(a) Orientador(a): | NASCIMENTO, Walber Alexandre do |
Primeiro(a) coorientador(a): | EL BANNA, Wassim Raja |
Título: | Projeto e fabricação de extrusora monorrosca com matriz de extrusão filamentar |
Título(s) alternativo(s): | Design and manufacture of single screw extruder with filament extrusion die |
Citar como: | RODRIGUES, Rodimilson Coelho. Projeto e fabricação de extrusora monorrosca com matriz de extrusão filamentar. Orientador: Walber Alexandre do Nascimento; Coorientador: Wassim Raja El Banna. 2024. 117 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Infraestrutura e Desenvolvimento Energético) – Núcleo de Desenvolvimento Amazônico em Engenharia, Universidade Federal do Pará, Tucuruí, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/17414. Acesso em:. |
Resumo: | Grandes estabelecimentos industriais estão sempre à procura de tecnologias cada vez mais sofisticadas para monitorar os processos de fabricação. Este trabalho tem por objetivo o projeto e a construção de uma extrusora monorrosca laboratorial e sua matriz de extrusão para o processamento de polímeros e blendas poliméricos, além de viabilizar estudos na área de reciclagem mecânica de polímeros. A primeira etapa do trabalho envolveu a escolha do tipo de extrusora a ser fabricada. A segunda etapa consistiu no dimensionamento e projeto do equipamento utilizando o software Solidworks. Na terceira etapa, foram selecionados os tipos de materiais componentes mecânicos e elétricos para a montagem da extrusora. Na quarta etapa, realizaram-se os processos de fabricação da extrusora e montagem dos componentes mecânicos e elétricos. Na quinta etapa, fez-se a validação do equipamento, onde foram realizados testes de temperatura e vazão mássica, além de testes mecânicos e elétricos no processamento de um polímero termoplástico, que, nesse caso, foi o polipropileno (PP). A última etapa consistiu em simular uma matriz com perfil cilíndrico, visando estudar as características do fluxo de fusão do polímero e definir como a estrutura da matriz deve ser ajustada para obter o diâmetro desejado. Após o projeto da matriz no software Solidworks, uma simulação foi realizada no software Ansys. Neste caso, estudou-se, por meio da simulação, o comportamento reológico do fundido ao passar pela matriz, analisando-se em qual parte dela são observadas as altas e/ou baixas taxas de cisalhamento quando o polímero flui através da mesma. O fluxo de arrasto e o fluxo de pressão foram então extraídos dos parâmetros da simulação, o que levou ao cálculo do ponto de operação e da pressão operacional para a matriz. Também foi possível calcular a taxa de fluxo de massa e a queda de velocidade na parede da matriz, além de otimizar o perfil da mesma para o formato circular e o diâmetro desejado. |
Abstract: | Large industrial establishments are always looking for increasingly sophisticated technologies to monitor manufacturing processes. This work aims to design and build a laboratory single-screw extruder and its extrusion die for processing polymers and polymer composites, in addition to enabling studies in the area of mechanical recycling of polymers. The first stage of the work involved choosing the type of extruder to be manufactured. The second stage consisted of dimensioning and designing the equipment using Solidworks software. In the third stage, the types of materials and mechanical and electrical components for assembling the extruder were selected. In the fourth stage, the manufacturing processes of the extruder and assembly of the mechanical and electrical components were carried out. In the fifth stage, the equipment was validated, where temperature and mass flow tests were performed, in addition to mechanical and electrical tests in the processing of a thermoplastic polymer, which, in this case, was polypropylene (PP). The last stage consisted of simulating a die with a cylindrical profile, aiming to study the characteristics of the polymer melt flow and define how the die structure should be adjusted to obtain the desired diameter. After designing the die in Solidworks software, a simulation was performed in Ansys software. In this case, the rheological behavior of the melt as it passed through the die was studied through the simulation, analyzing in which part of it the high and/or low shear rates are observed when the polymer flows through it. The drag flow and pressure flow were then extracted from the simulation parameters, which led to the calculation of the operating point and operating pressure for the die. It was also possible to calculate the mass flow rate and the velocity drop at the die wall, in addition to optimizing the die profile for the circular shape and desired diameter. |
Palavras-chave: | Extrusora Projeto Dimensionamento Simulação Fabricação Extruder Design Sizing Simulation Manufacturing |
Área de Concentração: | TECNOLOGIAS SUSTENTÁVEIS |
Linha de Pesquisa: | TECNOLOGIA E MEIO AMBIENTE |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROJETOS DE MAQUINAS |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Pará |
Sigla da Instituição: | UFPA |
Instituto: | Núcleo de Desenvolvimento Amazônico em Engenharia - NDAE/Tucuruí |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Infraestrutura e Desenvolvimento Energético |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
Fonte URI: | Disponível na internet via Sagitta |
Aparece nas coleções: | Dissertações em Engenharia de Infraestrutura e Desenvolvimento Energético (Mestrado) - PPGINDE/NDAE/Tucuruí |
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Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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