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Este projecto foi por mim realizado, como requisito para a obtencao da nota final da disciplina de projecto mecanico. Nele contam as ideias basicas da transmissao de potencia por correias em V que podem ser muito uteis para projectos ou mesmo exercicios de aplicacao.
Tipologia: Trabalhos
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Não perca as partes importantes!
Universidade Lúrio Faculdade de Engenharia Departamento de Engenharia Mecânica
Projecto Final
Projecto Mecânico
Projecto de um Moinho de Milho Caseiro Movido a Motor Eléctrico
Autor: Cândido Carlos Uanicela
Supervisor : Cosme Lingongo, M.Sc
Pemba, Novembro de 2020
Pensamento “ É Preciso algo mais do que a inteligência para agir com inteligência ”, Fyodor Dostoyevsky
Declaração de Honra Eu, Cândido Carlos Uanicela declaro por minha honra que este Projecto integrado é resultado do meu próprio esforço e empenho. Está sendo submetido ao Departamento de Engenharia Mecânica para efeitos de avaliação e defesa. Declaro ainda ser verdadeira, toda a informação que consta neste projecto.
Pemba, Novembro de 2020 Assinatura
(Cândido Carlos Uanicela)
Agradecimentos Agradeço a todos que tornaram possível a realização deste projecto, em especial à Deus
Resumo O uso de moinhos manuais tem sido uma prática frequente em Moçambique, principalmente na província de Inhamanbe. Com estas máquinas, as comunidades conseguem processar, em casa o milho para o consumo humano assim como para a alimentação das aves e suínos. Uma das grandes dificuldades ou complicações destes moinhos é a flexibilidade, visto que estes necessitam de força humana para o processamento, exigindo que sejam manipuladas por pessoas com uma idade suficiente para mover a roda. Os velhos assim como as crianças não são indicados para a manipulação dos moinhos manuais. O principal objectivo principal deste projecto foi de melhorar os antigos moinhos manuais já existentes a partir da inclusão de um motor de modo que este substitua o Homem no exercício da força. Numa primeira fase fez-se uma leitura bibliográfica de modo a entender com detalhe o funcionamento dos moinhos manuais e avaliar a possibilidade do uso de motor. De seguida foi dimensionado um motor eléctrico que possa substituir a força humana, sendo que a transmissão de potência seleccionada foi por polia correia, com uma relação de transmissão suficiente para que comprometer a integridade mecânica dos rolos. Foram dimensionadas também as correias, os parafusos e as chavetas. O processo de dimensionamento resultou num motor de 5,5 CV com 1730 RPM. A relação de transmissão foi de aproximadamente 14,5, fazendo com que a rotação do moinho seja de 60 RPS. Para a transmissão da potência foram necessárias 3 correias trapezoidais da Gates Hi – Power II de perfil A-180 e as polias devem ter diâmetros de 100 mm e 1450 mm para a motora e movida respectivamente. No final foi analisada a viabilidade do sistema, olhando nos diversos factores e constatou-se que o projecto é viável.
Palavras-chave : moinho, força humana, motor, correia, polia, chaveta.
Lista de figuras Figura 1: Esquema de processamento do milho Figura 2: Moinho de Rolos Figura 3: Tipos de correis mais comuns Figura 4: Versatilidades das transmissões por correias Figura 5: Exemplo de representação esquemática de um engenho de furar Figura 6: exemplo de representação de forças de um engenho de furar Figura 7: Layout do sistema antes do dimensionamento Figura 8: Força de contacto entre rolo-cereal-rolo Figura 9: Esquema de transmissão de potência Figura 10: esquema de actuação de forças na transmissão Figura 11: Esmagamento e corte de uma chaveta plana
O milho é o alimento mais produzido em Moçambique. É tido como o primeiro recurso para a alimentação e todas as regiões do país, com mais frequência de consumo nas zonas Centro e Norte. Tal como os demais produtos como arroz, amendoim, feijão, mandioca, e mais, o milho, após a colheita deve passar por um processamento, seja industrial ou caseiro, de modo a deixa-lo pronto para a cozinha. Tal processo designa-se moagem e é feito em máquinas denominados moinhos sejam manuais ou mecânicos. Na indústria, os moinhos são movidos a motores, sejam eles de combustão interna ou mesmo eléctricos. Este projecto visa a aperfeiçoar os moinhos manuais, a partir da substituição da força humana em força motriz de um motor eléctrico adequado, sem interferir nas características mecânicas no próprio moinho. Este projecto não é destinado a um local específico, ou seja, qualquer um, a qualquer local poderá implementar o projecto, pelo que, este deverá adequar-se a todas as condições climáticas. Será seleccionado e dimensionado o motor eléctrico e de seguida será detalhada a forma de montagem atendendo as solicitações e as condições climáticas de cada local. A prior, importa salientar que a transmissão da potência do motor para o eixo do moinho será por correias, sendo assim, serão dimensionados as polias e as correias adequadas para a transmissão da potencia mecânica. Serão dimensionados os eixos e as chavetas para a fixação das polias, assim como os parafusos para a fixação do próprio moinho. No final será proposto um plano de manutenção para o sistema. Este projecto será centrado apenas na parte mecânica. A parte eléctrica da ligação do motor não será tratado com toda a profundeza e detalhe.
Geral Melhorar os moinhos manuais caseiros com a inclusão do motor eléctrico no lugar da força humana.
Específicos Descrever os moinhos manuais e seleccionar um para o uso no projecto; Dimensionar os eixos, as polias e as correias de transmissão; Orçamentar e avaliar a viabilidade do projecto; Propor um plano de manutenção para o sistema.
As moageiras, sejam elas de combustão interna ou de motor eléctrico são muito caros ao ponto de não ser possível a obtenção individual das mesmas, principalmente em Moçambique onde as condições económicas da maior parte do povo são questionáveis. O desenvolvimento deste projecto justifica-se na individualização das moageiras a baixo custo e sem necessidade da força humana para a trituração do milho. Com este projecto, os custos de transporte do milho das casas até o centro de moagem assim como os custos de pagamento para o processamento serão iluminados, ficando apenas o custo único de aquisição e manutenção.
O milho é considerado o ouro dos cereais, não somente pela sua cor, mas por se tratar de uma fonte agrícola com inúmeras aplicações, que vai desde simples legume, quando consumido ainda verde (massaroca), até uma fonte de combustível na geração de álcool etanol. A partir dos milhos obtêm-se vários derivados empregados em várias indústrias tais como: indústria química e alimentícia (amido, dextrina, glicose, óleo, margarina, fermento, entre outros); indústria de bebidas (licores, refrigerantes, vinhos, e mais); fermentáceo (enzimas, acetonas, entre outros); indústria metalúrgica (fundição de plásticos, metais, entre outros); indústria de rações (utilizado na composição de rações). Para cada tipo de indústria, máquinas são usadas para o alcance do produto final. Neste trabalho, focar-se-á apenas do milho como fonte de alimentação, onde as máquinas em destaque são os moinhos manuais. Os objectivos parciais deste capítulo são: Descrever as etapas de pré-processamento do milho; Descrever a moagem do milho, o processo e as maquinas usadas; Detalhar os tipos de moinhos e seleccionar um para o projecto; Explicar a transição manual-mecânica. Descrever as formas de transmissão de potência e explicar o dimensionamento da transmissão do tipo de transmissão seleccionado.
Etapas de pré-processamento do milho Tais etapas, resumem-se em colheita, secagem, limpeza (i.e. penetração), armazenamento e condicionamento do milho. A colheita é feita quando o milho apresenta um teor de humidade na ordem dos 18% a 24%. Este processo pode ser feito manualmente ou mecanicamente. No caso típico de Moçambique, a colheita do milho é na maioria das sociedades feita manualmente. A secagem, apesar de ser benéfico para a redução do teor de humidade não milho, esta pode causar danos expressivos na qualidade do milho, reflectindo tanto no seu poder nutritivo assim como no rendimento industrial do milho. Esta operação pode ser artificial ou natural (Lazzari, 1999). A secagem natural usa o sol como fonte de calor e é muito perigosa, com risco de expor o milho à mudanças climáticas, visto que a secagem a sol demora dias para o fim do processo. Por outro lado, a secagem artificial baseia-se na passagem forçada do ar pelo milho, a temperatura ambiente ou aquecido (Bolduc, 1978).
Dependendo da finalidade, são usados diferentes tipos de moinhos, dentre eles destacam-se:
1. Moinhos de disco – Geralmente usado para moagem de granulação fina, são pequenos e de difícil acerto. 2. Moinho de rolos – Mais utilizado na moagem de cereais em uso caseiro, fornece um produto de textura mais uniforme. Dois ou mais cilindros pesados giram em direcções contrárias, a velocidades iguais ou diferentes. Partículas na alimentação do moinho (funil) são submetidas a forças de compressão nos rolos. A distância entre os rolos, que giram em sentidos opostos, é regulável e deve ser ajustada às condições da matéria- prima, da torrefacção e do próprio sistema de extracção. 3. Moinho de facas e de martelos – Produzem um material mais fino que o moinho de rolos. Para moagem de cereais destinados à extracção de pó solúvel, o moinho de rolos é o mais indicado, sendo também utilizados os moinhos de facas e martelos e os de disco. Normalmente os moinhos de facas e martelos apresentam melhores resultados do que os de disco para este fim. Um rotor de alta velocidade gira no interior de uma capa cilíndrica. No exterior do rotor é acoplada uma série de martelos nos pontos de articulação. O material se rompe pelo impacto dos martelos e se pulveriza ao passar por uma esteira na abertura entre os martelos e a capa. 4. Triturador de mandíbulas – A alimentação passa entre duas mandíbulas pesadas. O material vai passando lentamente por um espaço cada vez menor, triturando-se ao deslocar-se. 5. Moinhos de bolas – Uma capa cilíndrica, que gira em um eixo horizontal, é carregada com bolas de aço ou porcelana. A redução de tamanho é feita pela acção d/o impacto e da fricção das bolas ao girar o moinho.
Neste projecto, usar-se-á o moinho de rolos, tratando-se de casos caseiros.
Figura 2: Moinho de Rolos (WWW.wikipedia//moilhoderolos)
Como se pode notar, o funcionamento do moinho baseia-se na aplicação de uma força na pega e com isso nos rolos são movimentados e a compressão do milho acontece, resultando na moagem do mesmo. Este projecto tem como objecto principal a melhoria deste moinho. Tal melhoria centra-se numa simples eliminação da pega, e no seu lugar, será acoplada uma polia que portará uma correia que trará o movimento de um motor eléctrico. O resto dos componentes do moinho mantém-se. Com isso, substitui-se a força humana pela força electromotriz de um motor eléctrico. Mais detalhes sobre a transição serão apresentados no próprio desenho do sistema. Para melhor explanar sobre o sistema, importa descrever sobre as formas de transmissão de potência, tal que é uma necessidade crucial para a materialização do projecto.
A transmissão de potência consiste em transmitir a potência produzida de uma fonte (i.e. motor ou mesmo força animal) para um eixo outro elemento com uma determinada finalidade. Por exemplo, no moinho manual, a força exercida pelo homem é transmitida pelo eixo principal até aos rolos com o objectivo de moer o milho.
Figura 3: Tipos de correis mais comuns (Cruz, 2008) NB: Para cada tipo de correia existe um tipo específico de polia a ser empregue e para este projecto será usada uma correia e polia em V.
O grande sucesso na utilização das correias é devido, principalmente, às seguintes razões: a boa economia proporcionada por esta transmissão, sua grande versatilidade e a segurança.
Razões económicas Padronização, Facilidade de montagem e manutenção (a disposição é simples e o acoplamento e o desacoplamento são de fácil execução), Ausência de lubrificantes e Durabilidade, quando adequadamente projectadas e instaladas.
Razões de segurança Reduzem significativamente choques e vibrações devido à sua flexibilidade e ao material que proporciona uma melhor absorção de choques e amortecimento, evitando a sua propagação, Limitam sobrecargas pela acção do deslizamento (podem funcionar como “fusível mecânico”). Funcionamento silencioso.
Razões de versatilidade Permitem grandes variações de velocidade ( i recomendado ≤ 6) Possibilitam rotações no mesmo sentido (correia aberta) ou em sentidos opostos (correia fechada) Facilidade de variação de velocidade: - contínuo (figura 4.a) - descontínuo (polias escalonadas - figura 4.b)
Figura 4: Versatilidades das transmissões por correias (Cruz, 2008) Dimensionamento de polias e correias O dimensionamento consiste em achar as variáveis importantes do projecto, em coordenação com os dados do campo, ou seja, achar equipamentos adequados para uma determinada tarefa. Antes de começar com o processo de dimensionamento deve-se escolher o fabricante dependendo da necessidade, para o projecto, serão usadas correias da Hi-Power II. Para as polias e correias, são validos os seguintes passos, de acordo com Melconiam, (1999):
