Tanque fibra de vidro PRFV

Tanque fibra de vidro PRFV

Tanque em fibra de vidro PRFV

Tanques em fibra de vidro tem sido largamente empregados nos setores de saneamento, indústria química, alimentícia e outras, com vantagens significativas quanto à sua durabilidade e praticidade. Tem se trabalhado na melhoria da tecnologia de produção destes tanques para ´que se tornem competitivos em qualidade e custo em relação aos materiais tradicionalmente utilizados.

O IBCom vem fazendo a sua parte contribuindo desde aprimorando o projeto destes tanques através de programa de cálculo estrutural – ESTRUTUCAD, contribuição na formação dos profissionais como o livro de autoria do Eng. Antônio Carvalho- – COMPÓSITOS PARA USO INDUSTRIAL, e agora com o aprimoramento do processo produtivo em parceria com a AUMEK.

Este novo mercado que se forma no ramo dos compósitos, é assessorado pela pioneira IBCOM – Instituto Brasileiro de Compósitos que tem como fundador o Engº Francisco Carvalho, que desenvolveu software para calculo estrutural aproveitando ao máximo as propriedades mecânicas do material.

A Aumek também desenvolveu um software próprio, para geração de trajetórias em superfícies cônicas que leva em consideração o coeficiente de atrito entre fibra e o mandril ancorando-a de tal forma que não escorregue em ângulos baixos de bobinamento.

Nossa equipe e parceiros, vem desenvolvendo tecnologia 100% nacional, para agregar valor e reduzir os custos de produção dos fabricantes de postes.

Máquina para produção de tanques Filament Winding AUMEK

CAMADAS DO COSTADO DO TANQUE EM FIBRA DE VIDRO (PRFV)

O processo mecanizado para produção de tanques em fibra de vidro é formado pelas seguintes camadas:

Liner: camada interna responsável por suportar o ataque químico ou corrosivo do ambiente, constuido por véu de superfície ou véu sintético e por resina adequada ao meio que o tanque será submetido. A proporção é de 10% de fibra 90% de resina.

Barreira de corrosão:  também chamada de barreira química, é a camada intermediaria responsável por proteger a camada estrutural, pode ser composto por manta ou fibra picada e resina. A proporção é 30% de fibra e 70% de resina.

Laminado estrutural: camada estrutural responsável por atender aos esforços ou cardo projeto, constituído por vários filamentos de roving de fibra de vidro enrolados sobre a superfície do mandril em um angulo adequado, o emprego correto do angulo de enrolamento visa aproveitar ao máximo as características mecânicas do material conforme as cargas axiais e circunferenciais.

Acabamento: camada externa, responsável por proteger a tanque de raios solares e outros, deve ser especificado conforme o meio em que o tanque será exposto.

Liner Proporção Fibra/Resina

  • Fibra
  • Resina

Laminado Estrutural

  • Fibra
  • Resina

Barreira de corrosão

  • Fibra
  • Resina

FABRICAÇÃO MANUAL X MECANIZADA POR LAMINADO

Um tanque em fibra de vidro podem ser fabricados de três formas:

  • Processo manual: maior custo de mão de obra e materia prima, devido a utilização de material com custo agregado.
  • Processo mecanizado: processo mecanizado, mas com interação manual  para aplicação da fibra picada e gel coat. Neste processo, a qualidade do produto depende explusivamente da habilidade do laminado.
  • Processo automático: o laminado é feito interamente pela máquina, garantrindo a qualidade do produto.

LAMINADO X PROCESSO DE FABRICAÇÃO

 Manual Hand Lay-upManual Spray-upAutomatizado
LinerO véu de superfície é bobinado manualmente no molde e impregnado com resina através de rolinho.O véu de superfície é bobinado manualmente no molde e impregnado com resina através de pistola de spray-up.Máquina com suporte para bobina de véu de superfície e pistola de spray-up. O véu é bobinado automaticamente sobre o molde e impregnado através de pistola des spray-up.
Barreira de corrosãoO manta de fibra picada é aplicada manualmente no molde e impregnado com resina através de rolinho.O véu de superfície é bobinado manualmente no molde e impregnado com resina através de pistola de spray-up.Fibra picada aplicada automaticamente sobre o molde através de pistola de spray-up.
Laminado estruturalO manta de fibra picada é aplicada manualmente no molde e impregnado com resina através de rolinho.Fibra picada aplicada automaticamente sobre o molde através de pistola de spray-up.O roving é impregnado numa cuba de impregnação e bobinado helicoidalmente sobre o mandril em um ângulo definido.
Top-coatAplicado através de rolinho.Aplicado através de pistola de gel coatAplicado automaticamente através de uma pistola de gel-coat.

Na tabela xx, optemos as espessuras das camadas conforme Assumindo as propriedades mecânicas da matéria prima conforme tabela xx, obtemos as seguintes espessuras das camadas

Calculo Estrutural do costado do tanque conforme ASME RTP-1

Esforços atuantes
Pressão hidrostática: 0,58kgf/cm²
Pressão vento lateral de 100 km/h: 0,005 kgf/cm²
Peso da estrutura externa transmitida ao tanque: 10.000 kg
 Laminado obtido por filament winding com ângulo de 70 graus.Laminado obtido através de laminação manual hand lay-up manta e veu de superficieLaminado obtido através de laminação manual produzido por spray-up
Coeficiente de poisson UXY0,040,200,30
Coeficiente de poisson UYX0,140,200,30
Módulo de elasticidade Ex = Ex'100.000 kg/cm²105.000 kg/cm²70.000 kg/cm²
Módulo de elasticidade Ey = Ey'330.000 kg/cm²105.000 kg/cm²70.000 kg/cm²
Resistência a tração-2000 kg/cm²1200 kg/cm²

ESPESSURA DO LAMINADO X PROCESSO DE FABRICAÇÃO

 Manual Hand Lay-upManual Spray-upAutomatizado
Liner0,5mm0,5mm0,5mm
Barreira de corrosão2,4 mm2,4 mm2,4 mm
Laminado estrutural8,5 mm9,4 mm7,0 mm

ANÁLISE DA CAMADA ESTRUTURAL DO TANQUE

 Manual Hand Lay-upManual Spray-upAutomatizado
Percentual Fibra de vidro30%
48%
30%70%
Peso do costado kg374393404
Custo de material8,5 mm9,4 mm7,0 mm
Tempo de produção hrs19201,5

Processo de fabricação do tanque em fibra de vidro

O processo de fabricação de um tanque em PRFV consistem nas seguintes etapas, são elas:

  1. CAE (Computer-Aided Engineering) Geração do calculo estrutural para determinar o numero de camadas em função do tamanho, classificação de carga e angulo de enrolamento;
  2. CAM (Computer-Aided Manufacturing) Geração da trajetória para o CNC conforme o numero de número de camadas, nesta etapa é gerado código G;
  3. Enrolamento Filamentar – preparação do mandril e enrolamento da fibra;
  4. Cura;
  5. Destaque.

O que determina a resistência é o angulo do enrolamento e o numero de camadas e para isso a IBCOM – INSTITUTO BRASILEIRO DE COMPÓSITOS desenvolveram um software ESTRUTUCAD com a finalidade de fazer o calculo estrutural.

Assim que o numero de camadas são estipulados passa para o segundo estagio, que é a geração de trajetória código G

Exemplo do arquivo código G

:%1.11 (Aumek v3.1 i=500.0,c=11000.0,DB=385.0,DT=190.0,CP=13000.0)
(Largura da Banda=100.0)
(Roving=242.0 metros/fio)
:G54
:G52 A0
:G64 G90 G94
:G01 Z0 F35000
:Y500.000 Z0.004 F35000
:X226.028
:M00
:G01 G64 G91 G94
:#1 = 10
:WHILE [#1 >= 1 ]
:A 1.001 Y 0.000 X -0.000 Z -0.000 F 10800
:A 1.001 Y 0.000 X -0.000 Z -0.001 F 10800
:A 1.001 Y 0.001 X -0.000 Z -0.001 F 10800
:A 1.001 Y 0.001 X -0.000 Z -0.001 F 10800
:A 1.001 Y 0.000 X -0.000 Z -0.001 F 10800
:A 1.001 Y 0.000 X -0.000 Z -0.000 F 10800
:A 1.001 Y 0.000 X -0.000 Z -0.000 F 10800
:A 1.001 Y -0.000 X 0.000 Z 0.000 F 10800
:A 1.001 Y -0.000 X 0.000 Z 0.000 F 10800
:A 1.001 Y -0.000 X 0.000 Z 0.000 F 10800
:A 1.001 Y -0.000 X 0.000 Z 0.000 F 10800
:A 1.001 Y -0.000 X 0.000 Z 0.000 F 10800
:A 1.001 Y -0.000 X 0.000 Z 0.000 F 10800
:A 1.001 Y 0.000 X -0.000 Z -0.000 F 10800
:A 1.001 Y 0.000 X -0.000 Z -0.000 F 10800
:A 1.001 Y 0.000 X -0.000 Z -0.000 F 10800
:A 1.001 Y 0.000 X -0.000 Z -0.000 F 10800
:A 1.001 Y 0.000 X -0.000 Z -0.000 F 10800
:A 1.001 Y 0.000 X -0.000 Z -0.000 F 10800

Este arquivo é transferido ao comando CNC.

Representação gráfica de um ciclo do código G.

No processo de enrolamento filamentar, os fios de Roving previamente impregnados com resina + aditivos são bobinados sobre a superfície de um mandril cônico.

Fibra de vidro

Roving de fibra de vidro tex 2200

BRUNO MATTOS VARANDAS
Area Sales Manager – GRS/TF Brasil
Av. Brasil, 2567 │ Rio Claro, SP – 13505-600
PHONE   55-19-99625.3839
www.owenscorning.com.br

Resina

Resina Poliester Tereftálica

Evaldo Mota
Account Manager

Ashland Polímeros do Brasil, S/A

Rua Arthur César, 200 – Bairro da Ronda
18147-000  –  Araçariguama  – SP/Brasil
Phone + 55 11 4136 6465
Mobile +55 11 97140 8192
emota@ashland.com

Aditivos

Aditivos Anti Chama: Trióxido de Antimônio:

Decabromo Etano: 23,8 kg

Fornecedor: CHEMTRA:

Selena Mendonça:tel 11-38238775 selena@chemtra.com.br

Escolha do equipamento para fabricação de postes

O numero de eixos da máquina de enrolamento filamentar, determinará o angulo minimo de bobinagem com qualidade.

Máquina de enrolamento filamentar de 2 eixos

Angulo de enrolamento 20° – 90°

Máquina de enrolamento filamentar de 4 eixos

Angulo de enrolamento 15°– 90°

Utilizando software Estrutucad, levantamos os seguintes custos de produção em função do angulo de enrolamento.

ÂNGULOESPESSURA mmCAMADASPESO kgCUSTO MAT. PRIMA
1011,79224R$ 1.776,00
1511,79224R$ 1.776,00
201310251R$ 2.030,00
2515,612294R$ 2.344,00
3018,214359R$ 2.827,00

Poste 11 x 600 Dan

A velocidade de avanço do eixo influencia no tempo de produção.

Exemplo 1

Eixo A = 20 RPM

Eixo Y= 1m/s

Tempo para execução de 1 ciclo = 45 segundos

Para produzir uma camada de poste de 11 metros com 9 ciclos = 6′ 30”

Exemplo 2

Eixo A = 30 RPM

Eixo Y= 1m/s

Tempo para execução de 1 ciclo = 33 segundos

Para produzir uma camada de poste de 11 metros com 9 ciclos = 4′ 58”

O tempo de produção pode ser reduzido com a otimização da velocidade dos eixos .

A escolha do software para geração de trajetória também influencia o no consumo de fibra. Neste caso temos que observar bem as opções disponíveis no mercado.

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