Relatório de visita técnica e testes de resistência mecânica em tubos de polietileno

UNESC
FACULDADES INTEGRADAS DE CACOAL
MANTIDAS PELA ASSOCIAÇÃO EDUCACIONAL DE RONDÔNIA
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
Gustavo Henrique Prudêncio da Silva
Jennyfer Scarlet Clementino Leite
Letícya Martins Garcia
Lorrana Aparecida da Silva Andrade
Robert Goulart Mendes
Wanderson de Mello Silva
RELATÓRIO VISITA TÉCNICA: TESTES DE TUBOS
CACOAL / RO
2015

2
Atividade prática supervisionada
elaborada e apresentada como requisito
parcial para fins de obtenção de nota nas
disciplinas referente ao 6º semestre, do
curso de bacharel em Engenharia de
Produção pela UNESC – Faculdades
Integradas de Cacoal, referente ao 2º
semestre do ano letivo de 2015.
CACOAL / RO
2015

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Atividade prática supervisionada
elaborada e apresentada como requisito
parcial para fins de obtenção de nota nas
disciplinas referente ao 6º semestre, do
curso de bacharel em Engenharia de
Produção pela UNESC – Faculdades
Integradas de Cacoal, referente ao 2º
semestre do ano letivo de 2015.
Recebido em: _____/_____/_______
Nota: ________
____________________________________________________________
Coordenador da Atividade Prática Supervisionada
UNESC Cacoal

4
“O futuro tem muitos nomes.
Para os fracos é o inalcançável.
Para os temerosos, o desconhecido.
Para os valentes é a oportunidade.”
(Victor Hugo)

5
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Entrada da empresa e estocagem da Matéria-Prima ...............................10
Figura 2: Moinho e Lavadora ...................................................................................11
Figura 3: Extrusora ..................................................................................................11
Figura 4: Fabricação de Sacolas..............................................................................12
Figura 5: Pigmento ..................................................................................................13
Figura 6: Gráfico de tensão - deformação ...............................................................19
Figura 7: Escoamento e limite de escoamento.........................................................20
Figura 8: Estudo de polietileno de alta densidade reciclado para uso em elementos
estruturais .................................................................................................................21
Figura 9: Dimensões Conforme norma NBR 15561:2011 .......................................23
Figura 10: Dimensões Conforme norma ISO 4427- 2:2007 .....................................23
Figura 11: Grupo da APS ........................................................................................30

6
SUMÁRIO
APRESENTAÇÃO.......................................................................................................7
1 OBJETIVOS .............................................................................................................8
2 INFORMAÇÕES GERAIS ........................................................................................9
3 DESENVOLVIMENTO ...........................................................................................10
4 PROPOSTA DE ATIVIDADE..................................................................................14
5 TUBOS...................................................................................................................15
6 TUBOS POLIETILENO ..........................................................................................16
6.1 PEAD ...............................................................................................................16
6.2 TUBOS CORRUGADOS..................................................................................17
7 RESISTÊNCIA MECÂNICA....................................................................................18
7.1 MÓDULO DE ELASTICIDADE.........................................................................18
8 NORMAS DA ABNT ...............................................................................................22
9 ANÁLISE DE TUBOS PARA TESTE......................................................................24
9.1 TUBO – AMAZON TUBOS ..............................................................................24
9.2 TUBO – AMANCO ...........................................................................................24
9.3 TUBO – TIGRE ................................................................................................24
10 CALCULOS..........................................................................................................25
10.1 AMAZON TUBOS ..........................................................................................25
10.2 AMANCO .......................................................................................................26
10.3 TIGRE............................................................................................................27
11 GRÁFICO VARIAÇÃO DE DEFORMAÇÃO.........................................................28
12 CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................................29
13 REFERÊNCIAS....................................................................................................31

7
APRESENTAÇÃO
Atendendo a solicitação dos professores, Antônio Gil da Costa Junior e
Priscilla Lídia Salierno, ambos responsáveis por supervisionar a APS (Atividades
Práticas Supervisionadas), será apresentado a seguir, relatório das atividades
desenvolvidas durante visita à empresa Amazon Tubos e dos testes realizados com
material produzido pela empresa, comparando-o a mesmo tipo de material de outras
empresas.
A empresa visitada já está no mercado há bastante tempo. Em seu inicio, sua
administração funcionava bem, obtendo certo controle sobre as necessidades da
empresa. Mas com o passar dos anos, por negligencia de seus principais
interessados, não foi mantido essa boa administração, perdendo assim boa parte de
seus funcionários e principalmente a qualidade de seu material produzido.
A Amazon Tubos, esta localizada na cidade de Cacoal-RO e atua no ramo de
reciclagem de materiais plásticos, produzindo Tubos e Sacolas Plásticas, tendo
como insumo o plástico já descartado, onde é passado por um processo de
reciclagem.

8
1 OBJETIVOS
A empresa está procurando melhorar sua administração, a fim de organizar e
aperfeiçoar todo o seu processo de produção, tendo assim, um maior controle da
matéria-prima que entra, do que está sendo produzido, da qualidade com que se
produz e do produto final. E para isso, a empresa vem tomando medidas
empreendedoras, como: contratação de novos funcionários capacitados,
capacitação dos funcionários inexperientes existentes, manutenção dos maquinários
em seu devido tempo e investindo, ainda singelamente, na qualidade de vida do seu
trabalhador.
A Amazon Tubos desenvolve um trabalho muito importante, tanto para o ser
humano quanto para o ecossistema. Pois, a reciclagem desse material (plástico), faz
com que ele deixe de ser direcionado para aterros sanitários ou para a natureza,
onde, quando destinados, poluem rios, lagos, solo e matas. Ou seja, a reciclagem do
plástico contribui com o meio ambiente, além de gerar renda para diversas pessoas
que atuam principalmente na empresa.

9
2 INFORMAÇÕES GERAIS
No dia 15 de agosto de 2015, realizou-se a visita na empresa Amazon Tubos,
em que aconteceu no período vespertino, tendo início às 14h00min e término às
16h00min.
A visita foi feita nos seguintes setores: Armazenagem da Matéria-Prima; Linha
de Produção da Reciclagem; Linha de Produção dos Tubos e Sacolas e no “Estoque
dos Produtos”.
Diante das informações obtidas durante a visita, fez-se uma reunião para o
esclarecimento de duvidas e curiosidades, sobre a empresa e seu processo de
produção.

10
3 DESENVOLVIMENTO
A visita foi recepcionada e conduzida pelo Sr. Joel, gerente da empresa e
principal responsável pela linha de produção, o qual está na empresa a 4 meses.
Logo na entrada do local, a visão era de que ali funcionava um “lixão”, por causa da
falta de organização da fábrica. Resultado da má administração anterior.
Em seguida, percorreu-se pelo setor onde é feita a armazenagem da matéria-
prima e onde se faz a separação e seleção dos plásticos que serão utilizados no
processo de reciclagem, setor este em que se trabalham duas mulheres, uma em
cada esteira de separação. Logo após, foi apresentado o setor de reciclagem do
plástico, onde se podem observar todas as etapas de seu processo até seu estado
final, que é a produção do granulado (material que será usado como matéria-prima
para a produção dos tubos e sacolas). Seu processo passa por 06 etapas, sendo
elas:
1. Moinho: Trituramento da matéria-prima (material);
2. Lavadora: O material irá passar por um processo de limpeza, onde é utilizada
Figura 1: Entrada da empresa e estocagem da Matéria-Prima
Fonte: Arquivo Pessoal

11
somente a água (que é reaproveitada);
3. Secadora: Retira toda a umidade do material;
4. Aglutinadora: Local em que o material é superaquecido e misturado a outros
reagentes para dar liga e uma textura homogênea;
5. Extrusora: O material sai em formato de “macarrão” e é resfriado em água
fria;
6. Picotadora: Parte final do processo, em que o material é picotado e
transformando em granulado.
Visitou-se também o setor onde são produzidos os tubos e sacolas, da qual
se teve a oportunidade de entender o processo de fabricação e observar todo o
maquinário utilizado para a produção. No processo de produção há para cada
tamanho de material a ser produzido um molde, ou seja, um tipo de castanha
diferente. Mais adiante foi visitado onde é feito uma “espécie” de estocagem dos
tubos, os quais apresentam tamanhos diferentes, sendo estes de 40 cm a 150 cm de
diâmetro.
Figura 2: Moinho e Lavadora
Figura 3: Extrusora

12
A visita se encerrou após uma reunião com o Sr. Joel, em que se pode fazer
novas perguntas e esclarecer dúvidas, como: Curiosidades sobre o maquinário;
Problemas que se enfrentam no dia-a-dia da empresa; Manutenção; R.H.; Gastos e
Logística.
Quanto ao produto final, a análise feita para saber se o produto é de
qualidade ou não, o mesmo é direcionado ao responsável do chão de Fábrica, Sr.
Joel, onde apenas com seu olhar experiente, da o “xeque-mate” do produto para o
mercado. Porém, são produtos bons, mas não se sabe ao certo quanto à qualidade
dos mesmos se comparados aos produzidos por matérias-primas não recicláveis,
pois na fábrica não é realizado nenhum teste ou análises tecnológicas do tipo.
O maquinário utilizado para produzir os tubos e mangueiras, pode aquecer de
180º à 200º. A manutenção é preventiva e realizada todo final de expediente. Pois,
não existem peças de reposição no estado de Rondônia, sendo solicitadas dos
estados de São Paulo ou Paraná. Já para a produção de sacolas o maquinário é
aquecido a 180º; enquanto na produção de conduítes o aquecimento é de 150º.
Quando não há o devido aquecimento do maquinário há interferência na qualidade
do produto, em que o silicone e emborrachado podem estragar o material que está
sendo utilizado, gerando prejuízos.
O R.H., atualmente conta com 37 funcionários, que atuam na parte
administrativa e produção. Os gastos com a energia gira em torno de R$ 30.000,00.
Cujo momento de maior consumo é no inicio das operações com as máquinas.
Figura 4: Fabricação de Sacolas

13
Sua matéria-prima custa por volta de R$ 0,80 (oitenta centavos) o kg (PEAD –
Polietileno de Alta Densidade) e de R$ 1,00 (hum real) a R$ 1,20 (hum real e vinte
centavos) o kg (PEBD – Polietileno de Baixa Densidade). Fazendo assim com que
haja um custo geral com matéria-prima de R$ 75.000,00.
No processo de fabricação das mangueiras existe o corte, em que são feitos
de 1 em 1 metro, onde varia a espessura de cada uma, sendo regulada na própria
máquina que faz o corte. Para cada largura de mangueira existe uma diferença de
preço.
A coloração diferenciada nos produtos se dá por conta da pigmentação que é
utilizada, onde há diversas cores, como: Preto; Branco; Laranja; Amarelo; Verde e
Marrom. Este pigmento se parece com o granulado de fabricação do produto. A
quantidade utilizada é de 25g.
A empresa possui um caminhão, e foi recentemente adquirida uma carreta,
onde tem como itinerário principal a ida ao estado do Acre e Manaus levando seu
produto e retornando com a matéria-prima.
Figura 5: Pigmento

14
4 PROPOSTA DE ATIVIDADE
Após a visita, foi proposto ao grupo escolher um dos materiais lá produzidos e
então realizar testes, como por exemplo, de qualidade, resistência e durabilidade,
comparando a outros produtos de mesmo modelo, já existentes no mercado.
Em virtude disso, escolheu-se trabalhar com TUBOS, que são materiais
produzidos tanto com PEBD quanto com PEAD, ambos utilizados para conduzir
fluídos.
Diante disso, os testes foram realizados no laboratório da UNESC –
Faculdades Integradas de Cacoal, no dia 18 de novembro de 2015. Na realização do
teste havia três tipos de tubos corrugados. Sendo da empresa Amazon Tubos,
Amanco e Tigre. Realizou-se teste de compressão, avaliando assim a resistência
mecânica do material.

15
5 TUBOS
Tubos ou canos como também é conhecido, é oco, sua grande maioria
existente é em forma cilíndrica. Estes podem ser encontrados em material cerâmico,
material metálico e material polímero. Sua espessura varia de acordo com o
diâmetro.
Os tubos podem ser usados em diversos lugares, como por exemplo:
 Construção Civil;
 Equipamentos Mecânicos;
 Revestimento de Poços;
 Metalúrgica;
 Transporte de Gases e Líquidos.
“Os tubos, quando submetidos ao escoamento de um fluido, sofrem uma
tensão no sentido do rompimento do tubo, denominada tensão circunferencial. Esta
tensão (sc) é característica do material utilizado” (ABPE BRASIL – Associação
Brasileira de Tubos Poliolefínicos e Sistemas).

16
6 TUBOS POLIETILENO
Os tubos de polietileno são uma solução eficaz e de baixo custo para a
resolução de diversos tipos de problemas. É um material polímero, forte, resistente e
extremamente durável. Caracteriza-se por ser um produto com longa vida útil, de
simples instalação e de grande resistência mecânica. Eles surgiram com o intuito de
mudar as instalações elétricas subterrâneas e drenagem de solos.
Os materiais poliméricos são obtidos a partir dos hidrocarbonetos não
saturados. Os membros principais são o PEBD e o PEAD, onde o que os diferencia
são as suas condições de fabricação. Sendo que uma das diferenças fundamentais
entre os dois polietilenos esta na densidade, em que um é preparado em condições
de alta pressão (1000 a 2100 kg/cm²) e o outro é fabricado em pressões menores de
35 kg/cm².
O polietileno de alta densidade (produzido com baixa pressão) é do
tipo linear, enquanto o de baixa densidade (produzido com alta pressão) é do
tipo ramificado. A nomenclatura mais utilizada para os diferentes tipos de polietileno
referem-se às suas densidades (alta e baixa). A densidade dos tipos de PEAD é da
ordem de 0,942 a 0,965 g/cm³.
6.1 PEAD
O Polietileno de Alta Densidade (PEAD) é um importante canal de
escoamento, devido ao fato de possuir boa resistência físico-química. Pode
ser usado na produção industrial de canos de água, canos de gás natural, dutos de
irrigação, tubos corrugados, dutos para sistemas de drenagem e de esgotos e canos
condutores de cabos elétricos e de telecomunicações. Ressaltando que o mesmo
apresenta uma excelente resistência e há a possibilidade de serem coloridos.
TECH TUDO afirma que “o PEAD vem sendo usado em escala industrial
desde 1950 devido a qualidades como sua grande
durabilidade, estanqueidade, resistência à corrosão e ductibilidade.”

17
6.2 TUBOS CORRUGADOS
Os tubos corrugados são flexíveis, leves e resistentes. Possui uma superfície
que permite uma maior resistência à corrosão e substâncias químicas. Segundo
TECH DUTO, “devido à superfície corrugada são estruturalmente fortes e tem
característica de suportar grandes cargas. A estabilidade estrutural dos tubos
decorre do seu formato técnico.”
Tubos corrugados apresentam menores custos durante o seu processo de
ciclo de vida, boa resistência à corrosão e degradação química. É uma peça única e
por este motivo não há vazamentos ou qualquer outro tipo de perda, principalmente
quando se trata de fluidos. Apresenta como principais vantagens:
 Flexibilidade;
 Alta resistência química;
 Impacto à corrosão;
 Fácil montagem e manutenção;
 Maior custo benefício;
 Atóxico.
Há três tipos de tubos corrugados, sendo eles, do Tipo C, Tipo D e Tipo S.
Destes 03 tipos de tubos o mais utilizado é o Tipo C, o qual apresenta uma
superfície corrugada anelar, tanto por dentro quanto por fora.

18
7 RESISTÊNCIA MECÂNICA
O ensaio de tração consiste em aplicar uma força no material, tendendo a
alongá-lo até o momento de sua ruptura. Para calcular o valor da tração sofrida no
material utiliza-se da seguinte fórmula:
Onde:
 = Força Aplicada
 = Área da seção transversal do corpo (antes da aplicação da carga)
Já a deformação sofrida pode ser calculada em função do alongamento
sofrido durante o ensaio, utilizando-se da seguinte fórmula:
 = Comprimento Final
 = Comprimento Inicial
7.1 MÓDULO DE ELASTICIDADE
A relação entre deformação e a tensão é diretamente proporcional, sendo
chamada de Lei de Hooke ( ), em que o Módulo de Young ( ) é
denominado como a constante de proporcionalidade. No Polietileno, material
utilizado na fabricação dos tubos, o módulo de elasticidade médio é de 1,08 GPa.

19
O ponto A definido no gráfico representa o limite elástico, ou seja, a maior
tensão que o material pode sofrer, sem deixar qualquer deformação permanente. A
partir do ponto A’ já não se obedece mais a Lei de Hooke, em que a tensão já não é
mais proporcional, tendo-se posteriormente a deformação do material.
Na área da engenharia trabalha-se dentro de limites de escoamento. Este
limite representa a tensão do material quando o mesmo passa do regime elástico
para o regime plástico.
“O limite de resistência à tração de um material é calculado dividindo-se a
carga máxima suportada pelo mesmo pela área da seção reta inicial. Esse limite, tal
como os demais, é expresso em unidades de tensão” (VLACK, 2000, p. 5).
Lembrando-se que o limite de resistência é a tensão máxima a qual o material inicia
seu processo de rompimento. Já o limite de ruptura é a tensão superior ao limite de
resistência, caracterizando-se como o momento em que o material irá romper.
Figura 6: Gráfico de tensão- deformação.
Fonte: SOUZA, 1982, p.9.

20
A resistência à tração é um fator muito importante na construção. Pois,
quando se submete uma barra a tração axial, tende a aparecer às tensões internas.
O ensaio de tração se da através de corpo-de-prova, visando traçar um diagrama de
tensão e deformação do material analisado. Estes ensaios são regidos por diversas
normas da ASTM (American Society for Testing and Materials – Sociedade
Americana de Testes e Materiais).
Figura 7: Escoamento e limite de escoamento.
Fonte: SLIDE PLAYER – Propriedades Mecânicas dos Materiais.

21
Figura 8: Estudo de polietileno de alta densidade reciclado para uso em elementos estruturais.
Fonte: SET EESC – USP.

22
8 NORMAS DA ABNT
As normas estabelecidas pela ABNT (Associação Brasileira de Normas
Técnicas) servem como um padrão de requisitos pré-estabelecidos que o material a
ser produzido deva cumprir, garantindo assim sua qualidade na hora de fabricar.
Que desta forma possa atingir padrões equivalentes a mesmo produto de marcas
diferentes.
Neste caso, não seria diferente com os tubos, já que existem diversas
empresas no mercado com a fabricação do mesmo material. Por este motivo faz-se
necessário à implantação das normas, garantindo ao consumidor que o produto a
ser adquirido atende aos princípios básicos de qualidade, durabilidade e resistência.
Para este tipo de material há algumas no estabelecidas, a quais são:
 ISO 4427 – 2:2007
 NBR 15715
 NBR 15561:2011
 ABNT NBR 15803:2010
As normas para tubos corrugados variam de acordo com a sua finalidade, ou
seja, se serão para utilização em dutos de esgoto, gás, água e/ou energia. A norma
da ABNT – NBR 15715 entrou em vigor no dia 06 de julho de 2009, a qual vigora
para tubos corrugados de polietileno. Sendo assim, especifica dos tubos corrugados.
Esta norma tem como função normalizar tubos corrugados para instalações
elétricas e de cabos óticos em redes subterrâneas. Bem como
tem por finalidade garantir que seja oferecido tubos com
qualidade.
Já a ISO 4427-1: 2007 trata dos parâmetros de teste de ensaios e aspectos
gerais dos sistemas de polietileno, tubulação (rede e tubos de serviços) destinados
ao transporte de água.

23
Figura 9: Dimensões conforme norma NBR 15561:2011
Fonte: Polierg
Figura 10: Dimensões conforme norma ISSO 4427- 2:2007
Fonte: Polierg

24
9 ANÁLISE DE TUBOS PARA TESTE
9.1 TUBO – AMAZON TUBOS
DADOS:
 Diâmetro Externo: 32 mm
 Diâmetro Interno: 29,7 mm
 Encurtamento Externo: 25 mm
 Encurtamento Interno: 22,7 mm
 Tonelada – Força: 0,18 P= m * g
P= 180 Kg * 9,8 m/s²
P= 1,764 KN
9.2 TUBO – AMANCO
DADOS:
 Encurtamento Externo: 25,11 mm
P= 320 Kg * 9,8 m/s²
P= 3,13 KN
9.3 TUBO – TIGRE
DADOS:
 Encurtamento Externo: 25,25 mm
P= 240 Kg * 9,8 m/s²
P= 2,35 KN

25
10 CALCULOS
10.1 AMAZON TUBOS
Logo:

28
11 GRÁFICO VARIAÇÃO DE DEFORMAÇÃO
Tubos Tensão (σ) Elasticidade (E)
Amazon Tubos 15,89 72,23
Tigre 21,17 100,81
Amanco 28,02 134,28
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
AmazonTubos Tigre Amanco
Variação de Deformação de Tubos de PEAD - Corrugado
Tensão (σ ) Elasticidade (E)

29
12 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Diante dos conhecimentos adquiridos no decorrer das pesquisas realizadas e
nos testes feitos com tubos de PEAD da Amazon Tubos (empresa que se visitou),
Amanco e Tigre é possível observar que o tubo da empresa Amanco apresenta uma
maior rigidez, ou seja, um módulo de elasticidade maior que o das outras duas
empresas.
O tubo da empresa Amazon Tubos necessita-se de melhoria, no quesito de
resistência e consequentemente durabilidade. Mas, deve-se levar em conta que este
é um tubo produzido de material reciclado, ao contrário dos outros dois tubos
comparados. Neste caso, pode-se afirmar que é um tubo consideravelmente bom.

30
Figura 11: Grupo da APS

31
13 REFERÊNCIAS
ADPE BRASIL – Associação Brasileira de Tubos Poliolefínicos e Sistemas.
Disponível em: < http://www.abpebrasil.com.br/normas.htm/>. Acesso em: 20 de
novembro de 2015.
INFO ESCOLA, Física. Ensaio de Tração. Disponível em:
<http://www.infoescola.com/fisica/ensaio-de-tracao/>. Acesso em: 20 de novembro
de 2015.
POLIERG. Tubos em PEAD. Disponível em:
<http://www.polierg.com.br/tubos_em_pead.asp/>. Acesso em: 20 de novembro de
2015.
SET EESC - USP, Cadernos. Estudo do polietileno de alta densidade reciclado para
uso em elementos estruturais. Disponível em: <
http://www.set.eesc.usp.br/cadernos/nova_versao/pdf/cee51_1.pdf/>. Acesso em 21
de Novembro de 2015.
SLYDEPLAYER, Slide. Propriedades Mecânicas. Disponível em:
<http://slideplayer.com.br/slide/1468482/>. Acesso em 22 de Novembro de 2015.
SOUZA, Sérgio Augusto de. 1936 – Ensaios mecânicos de materiais metálicos.
Fundamentos teóricos e práticos. São Paulo, Edgard Blücher, 1982.
TECH DUTO. Corrugado. Disponível em: <http://www.techduto.com.br/corrugado/>.
Acesso em: 20 de novembro de 2015.
VLACK, Lawrence H. Van. Princípios de Ciência dos Materiais. -13. ed. – São Paulo:
Edgard Blücher, 2000.

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