Última alteração: 17-10-2019
Resumo
ESTUDO DA VIABILIDADE DO USO DO POLITEREFTALATO DE ETILENO (PET) NA CARENAGEM DE UM PATINETE ELÉTRICO ECOLÓGICO.
Patrícia Ramos Pereira1; Dr. Eng°. Frederico Nicolau Cesarino²
*Texto referente ao projeto de Estudo Da Viabilidade Do Uso Do Politereftalato De Etileno (Pet) Na Carenagem De Um Patinete Elétrico Ecológico, orientado pelo professor Frederico Nicolau Cesarino.
1Acadêmico do Curso de Graduação em Engenharia Mecânica, do CEULM/ULBRA, Manaus-AM, ramos.bt@gmail.com.
2Professor Dr. Engenheiro do Curso de Graduação em Engenharia Mecânica do CEULM/ULBRA, Manaus-AM, fcesarino@hotmail.com;
INTRODUÇÃO
O Politereftalato de etileno é um plástico da família do poliéster, formado pela reação entre ácido tereftálico e etileno glicol transformando assim em polímero termoplástico. Suas principais propriedades são as altas resistências mecânicas, térmicas e químicas; suas propriedades de barreira (absorção de oxigenes é de 10 a 20 vezes menor que nos plásticos commodities); e a fácil reciclagem) (ROMÃO et al., 2009).
Desde 2000, a indústria dos plásticos já produziu a mesma quantidade de produto que a soma de todos os anos anteriores somados. A produção de plástico virgem aumentou em 200 vezes desde 1950 e cresce a um índice de 4% ao ano desde 2000 (GEYER et al., 2017).
Segundo Laville (2017) mais de 480 bilhões de garrafas plásticas foram vendidas em 2016 em todo o mundo, contra cerca de 300 bilhões há uma década. Se colocados de ponta a ponta, estenderiam mais da metade do caminho para o sol. Até 2021, isso aumentará para 583,3 bilhões, de acordo com as estimativas mais atualizadas do relatório global de tendências de embalagens da Euromonitor International. A maioria das garrafas de plástico usadas para refrigerantes e água são feitas de tereftalato de polietileno (PET), que é altamente reciclável. Porém, à medida que seu uso aumenta em todo o mundo, os esforços para coletar e reciclar as garrafas para impedir que poluam os oceanos não conseguem acompanhar.
Segundo a Cempre (2019) o material é um poliéster termoplástico, tem como características a leveza, a resistência e a transparência, ideais para satisfazer a demanda do consumo doméstico de refrigerantes e de outros produtos, como artigos de limpeza e comestíveis em geral. Face ao exposto, este projeto tem como objetivo geral analisar a viabilidade do uso do politereftalato de etileno na carenagem de um patinete elétrico ecológico. E como objetivos específicos, será feito a descrição das características físicas, químicas e mecânicas do material analisado, fazer uso do Método de Elementos Finitos (MEF) para a análise estrutural e realiza ensaios em materiais plásticos.
REFERENCIAL TEÓRICO
O PET é um termoplástico de engenharia, utilizado amplamente na indústria de alimentos, principalmente nas embalagens de garrafas de suco e refrigerantes. É produzido pela reação do ácido tereftálico ou do dimetil tereftalato com etilenoglicol, podendo também ser utilizados catalizadores metálicos, óxidos ou sais metálicos na reação (BIEDERMANN ,2016).
Segundo a ABIPET o é o melhor e mais resistente plástico para fabricação de garrafas, frascos e embalagens para refrigerantes, proporciona alta resistência mecânica (impacto) e química, suportando o contato com agentes agressivos. Possui excelente barreira para gases e odores. Por isso é capaz de conter os mais diversos produtos com total higiene e segurança para o produto e para o consumidor.
A HISTÓRIA DO PET
Na década de 1930, Wallace H. Carothers sintetizou o primeiro poliéster linear com base nos monômeros de trimetileno glicol e do ácido dicarboxílico hexadecametileno, no entanto, esse polímero ainda apresentava características que dificultavam e reduziam a qualidade final do produto, como a falta de estabilidade hidrolítica e baixa temperatura de fusão. Adiante na história, em 1946, os químicos ingleses, Whinfield e Dickson sintetizaram o politereftalato de etileno (PET), com alta temperatura de fusão, aproximadamente 265°C, e estabilidade hidrolítica conferida pelos anéis aromáticos presentes na estrutura (ROMÃO et al., 2009).
Segundo Aires (2019) apenas no início da década de 1970 é que o composto químico começou a ser utilizado na fabricação de embalagens. No Brasil, o PET chegou apenas em 1988, também para aplicações na indústria têxtil. A partir de 1993 começou a ser utilizado na fabricação de bebidas e, por conta dos baixos custos de produção, praticidade e leveza, rapidamente tomou o lugar da garrafa de vidro retornável, bastante comum na época.
PROPRIEDADES MECANICAS
As propriedades do PET comercial variam em função da massa molecular, da estrutura molecular, o grau de cristalinidade, da presença de impurezas (dietileno glicol, acetaldeído, oligômeros) e do percentual de co-monômeros adicionados (BASTOS, 2006).
Na engenharia, seja para o projeto e manufatura de pequenos ou grandes componentes, é fundamental o conhecimento do comportamento do material com que se trabalha, isto é, suas propriedades mecânicas em várias condições de uso. As condições de uso envolvem: temperaturas, tipo de cargas, desgaste, deformabilidade entre outras (MORAIS, 2016).
Ainda segundo Morais (2016) é importante conhecer os fundamentos básicos relativos a cada ensaio. Basicamente existem dois tipos de ensaios que são comumente utilizados por especialistas, a saber: os destrutivos e os não-destrutivos.
METODOS DOS ELEMENTOS FINITOS
Para Morais (2016) método dos elementos finitos (MEF) é uma forma de resolução numérica de um sistema de equações diferenciais parciais. O método encontra aplicações em diversos campos: Mecânica estrutural, Mecânica dos fluidos, Eletromagnetismo, Etc.
APLICAÇÕES DO MEF
Os problemas que podem ser analisados pelo MEF são essencialmente divididos em três categorias: Problemas de equilíbrio, problemas de autovalor e problemas de propagação (RADE, 2011).
LIMITAÇÕES DO MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS.
Embora o MEF seja reconhecidamente uma ferramenta útil e eficiente para a análise de diversos tipos de problemas de Engenharia, é importante estar atento às limitações do método, lembrando que ele fornece modelos matemáticos aproximados para representar o comportamento de sistemas físicos (RADE, 2011).
METODOLOGIA
A metodologia utilizada para o desenvolvimento deste trabalho será a pesquisa bibliográfica em publicações técnicas e científicas sobre o material utilizado, para a formulação do referencial teórico. A partir dos dados teóricos obtidos, serão realizados os testes e ensaios laboratoriais. Além disso, será realizado as simulações computacionais utilizando o método de elementos finitos para a comparação dos dados obtidos na revisão bibliográfica.
Após esta etapa, será realizado o corte dos filetes das garrafas PET, a confecção da carenagem do patinete elétrico ecológico e posteriormente a montagem.
RECURSOS
A Tabela 1 descreve o orçamento inicial necessário para execução da pesquisa:
Tabela 1: Orçamento inicial da pesquisa
Quantidade
Recursos
Materiais/Tecnológico
Valor
unitário
valor
1
Notebook Positivo Motion
R$ 1.700,00
R$ 1.700,00
1
Licença do Programa Solid Edge versão estudantil
NA
-
5
Garrafa do tipo PET
NA
-
3
Kit EPI
R$ 59,40
R$ 178,20
VALOR ESTIMADO DO PROJETO
R$ 1.878,20
CRONOGRAMA
A tabela 2 mostra indicativo referente as atividades a serem desenvolvidas na pesquisa.
Tabela 2: cronograma de atividades
ATIVIDADES
JUL/19
AGO/19
SET/19
OUT/19
NOV/19
DEZ/19
JAN/20
FEV/20
MAR/20
ABR/20
MAI/20
JUN/20
Definição do tema
X
Levantamento bibliográfico
X
X
X
Apresentação TCC1
X
Simulação computacional
X
Testes e ensaios laboratoriais
X
Corte dos filetes
X
X
Confecção e montagem
X
X
Análise de resultados
X
Apresentação de qualificação TCC2
X
Defesa
X
REFERÊNCIAS
ABIPET, Associação Brasileira da Indústria do PET, Disponível em: http://www.abipet.org.br/index.html?method=mostra rInstitucional&id=65. Acesso em 13 de outubro de 2019.
AIRES, L. " Garrafa PET: da produção ao descarte "; Ecycle. Disponível em: https://www.ecycle.com.br/231-reciclagem-de-garrafa-pet. Acesso em 13 de outubro de 2019.
BASTOS, H. B. Avaliação de sistemas de fechamento para embalagens de polietileno tereftalato (PET) na retenção de CO2 . Campinas, SP: [s.n.], 2006.
BIEDERMANN, S. S.; KUHN, J. M. Reciclagem de PET via termoformagem por compressão. 2016. 51 folhas. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Ponta Grossa, 2016.
CEMPRE – Compromisso Empresarial para Reciclagem. Plástico granulado, 2109.
GEYER, R.; JAMBECK, R.J.; LAW, K.L. “Production, Use, and Fate of All Plastics Ever Made,” Science Advances 3, no. 7 (1 de julho de 2017).
LAVILLE, S.; TAYLOR, W. Um milhão de garrafas por minuto: farra plástica do mundo 'tão perigosa quanto a mudança climática'. The Gardian Post. Inglaterra, 2017.
MORAIS, V. S. Projeto e construção de charpy utilizando a modelagem numérica da plataforma ansys® no estudo comparativo entre ensaios numéricos e práticos a partir de diferentes propriedades mecânicas de materiais compósitos. Ilha Solteira: [s.n.], 2016.
RADE, D. A. Método Dos Elementos Finitos Aplicados À Engenharia Mecânica. Universidade Federal De Engenharia Mecânica. Uberlândia. Minas Gerais.2011.
ROMÃO, W.; SPINACÉ, M. A. S.; DE PAOLI, M. A. Poli (Tereftalato de Etileno), PET: Uma Revisão Sobre os Processos de Síntese, Mecanismos de Degradação e sua Reciclagem. Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 19, n. 2, p. 121-132, 2009.