Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-11T04:14:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2016 / A indústria brasileira de copos plásticos descartáveis constitui-se em menos de 25 empresas, sendo 8 delas situadas em Santa Catarina. Em 2006, estimava-se que a produção nacional de copos poliméricos descartáveis era, aproximadamente, 96 mil toneladas/ano, predominantemente destinada ao mercado interno. Das máquinas utilizadas para a transformação dos polímeros nas empresas de descartáveis, as termoformadoras transformam bobinas de chapas poliméricas em copos, potes e tampas por meio de conformação mecânica. Estima-se que a energia utilizada pelos processos de termoformagem seja aproximadamente 2,2 GWh anuais. Portanto, o aumento de eficiência nesse processo poderá acarretar em economia significativa de energia para o país. Este trabalho visa contribuir para o aumento da eficiência energética no setor de transformação de polímeros, enfocando a análise energética de uma máquina termoformadora assistida por plugue. Durante a termoformagem, o material polimérico é submetido a aquecimento, por resistências elétricas, conformação, por meio de acionamento mecânico auxiliado por ar comprimido, e resfriamento, utilizando um chiller de refrigeração. A análise realizada inclui a modelagem térmica da máquina termoformadora, implementada no software EES, e medições em uma termoformadora de copos de polipropileno de uso industrial. Para a modelagem térmica, a máquina foi divida em dois volumes de controle principais, a estufa e o molde. No primeiro, a lâmina de polímero sofre aquecimento por radiação a partir de resistências elétricas, enquanto que, no segundo, a chapa é estirada com auxílio do plugue e ar comprimido e, depois, resfriada indiretamente com água. Após a formação do copo, o mesmo é extraído do molde e ejetado com jatos de ar-comprimido. As medições foram realizadas com a máquina em funcionamento total e/ou parcial e depois foram comparadas com as previsões do modelo térmico. A comparação entre os resultados da simulação e as medições apresentou boa concordância, indicando a validade do modelo adotado. Os maiores consumos de energia foram encontrados no compressor de ar (37 %), seguido da estufa de aquecimento (34 %) e, finalmente, do chiller de refrigeração da água de resfriamento do molde (28 %). Ao final do trabalho, foram elencadas algumas propostas de melhoria de eficiência energética, resultando em possível redução de consumo de energia estimada em 14 %.<br> / Abstract : The Brazilian industry of disposable plastic cups comprises 25 companies, 8 of them located in Santa Catarina. In 2006, the domestic production of disposable plastic cups was estimated in approximately 96,000 tons/year, predominantly destined to the domestic market. The thermoforming machines process roll polymeric sheet in cups, jars, and caps by thermal forming. The total number of machines operating in Brazil consume an annual amount of energy estimated in 2.1 GWh. Therefore any gains in thermal efficiency in this sector may represent a considerable amount of energy nationally. This work aims at increasing the energy efficiency in the polymer processing industry, focusing on the energy analysis of a thermoforming machine assisted by plug. During thermoforming, the polymeric material is subjected to heating by electrical resistance, forming by a mechanical actuation aided by compressed air, and cooling using a water chiller. The analysis includes thermal modeling of the thermoforming machine, implemented in the EES software, and measurements in a thermoforming machine of polypropylene cups operating industrially. For the thermal modeling, the machine was divided into two main control volumes, the radiating oven and the mold. During processing, the polymeric sheet undergoes heating by radiation from electric resistances, then it follows to the mold where it is stretched with the aid of the plug and compressed air, and finally it is cooled indirectly with chilled water. After formation, the cup is extracted from the mold and ejected with compressed air jets. Measurements were performed with the machine on fully and/or partial operation and compared with the predictions of the thermal model. The comparison between the simulation results and measurements showed good agreement, indicating the validity of the model. The largest energy consumption were found in the air compressor (37 %), followed by heating stove (34 %), and finally, the cooling chiller that provides water cooled to the mold (28 %). At the end of the work, a few proposals to improve the energy efficiency were listed, resulting in a possible energy consumption reduction estimated in 14 %.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/174696 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Pickler, Guilherme De Pieri |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Oliveira, Amir Antônio Martins de |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 160 p.| il., grafs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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