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Ilha SolteiraIlha Solteira
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
“JÚLIO DE MESQUITA FILHO”
Câmpus de Sorocaba - SP
Nátaly Argozino Amaral
Projeto, desenvolvimento e prototipagem virtual de uma
máquina para preparar suco de verdura
Prof. Dr. Galdenoro Botura JuniorOrientadorProf. Me. Alysson MazoniCo-orientador
Sorocaba - SP
2017
Nátaly Argozino Amaral
Projeto, desenvolvimento e prototipagem virtual de uma
máquina para preparar suco de verdura
Trabalho de graduação apresentada àFaculdade de Engenharia do Câmpus deSorocaba - UNESP como parte dos requi-sitos para obtenção do título de graduadaem Engenharia de Controle e Automação.
Prof. Dr. Galdenoro Botura JuniorOrientadorProf. Me. Alysson MazoniCo-orientador
Sorocaba - SP
2017
Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca da Unesp Instituto de Ciência e Tecnologia – Câmpus de Sorocaba
Amaral, Nátaly Argozino.
Projeto, desenvolvimento e prototipagem virtual de uma máquina para preparar suco de verdura / Nátaly Argozino Amaral, 2017.
45 f.: il.
Orientador: Galdenoro Botura Junior. Coorientador: Alysson Mazoni.
Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho". Instituto de Ciência e Tecnologia (Câmpus de Sorocaba), 2017.
1. Mecanismo alimentício. 2. Suco de Verduras. 3. Automaçãoaplicada a alimentos. I. Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho". Instituto de Ciência e Tecnologia (Câmpus de Sorocaba). II. Título.
À minha família, em especial à minha mãe Eda, minha avó Anunciata e meu tio Laércio por
todo amor, apoio, confiança e incentivo em todos os momentos.
AGRADECIMENTOS
Meus agradecimentos a todos os familiares, amigos, professores e funcionários da UNESP
Sorocaba, que direta ou indiretamente contribuíram para a realização deste trabalho. Em espe-
cial, dedico meus agradecimentos:
• A Deus, por ter me dado força e saúde para chegar até aqui;
• À minha mãe Eda e minha avó Anunciata pelo carinho, apoio e incentivo;
• Ao meu tio Laércio pelo apoio financeiro, confiança e incentivo em todos os momentos;
• Ao Prof. Dr. Galdenoro Botura Junior pelo incentivo, confiança e orientação;
• Ao Prof. Dr. Alisson Mazoni, pelos ensinamentos em toda a graduação, pelo acompa-
nhamento, sugestões e incentivo;
• Aos grandes amigos que fiz durante este período, em especial ao Matheus Alves Arthus,
pelos dias de estudo e apoio neste trabalho de conclusão de curso.
“‘A maioria deles não fazem senão conjecturar,
A conjectura não substitui a verdade.”
Corão 10 36
RESUMO
Neste trabalho buscou-se projetar um mecanismo automatizado de pequeno porte que con-tenha a função de lavar, secar, moer, prensar vegetais e se auto lavar ao final do processo, como objetivo de facilitar a produção caseira de sucos de vegetais.
Para isso, foi utilizada uma estratégia de mecanismo modular, ou seja, que comporta dife-rentes ferramentas, cada qual com sua função, que deve ser encaixada no mecanismo de acordocom a etapa do processo. Tudo isso para garantir que uma máquina de pequeno volume produzao maior volume de suco possível.
A ferramenta foi desenvolvida com a ajuda do software Siemens NX que permite a execuçãode CAD, CAE e CAM, que contribuiu não só com a prototipagem virtual do mecanismo, mastambém com a execução da simulação dinâmica do mecanismo.
Como resultado, obteve-se uma máquina de 600× 270× 270mm, que equivale a apenas7,2% do volume total que possui a soma de mecanismos automáticos disponíveis no mercadoque apresentam as mesmas funcionalidades do projeto apresentado e com uma capacidade deproduzir aproximadamente 1 litro de suco de verdura a cada ciclo completo da operação, quedemorará em média 50 minutos, de acordo com as normas de segurança alimentar estabelecidaspela Secretaria de estado da saúde do Estado de São Paulo.
Palavras-chave: Projeto de mecanismo alimentício. Máquina de suco de Verduras. Automaçãoaplicada a alimentos.
ABSTRACT
The aim of this work was to design an automated small-scale mechanism that has the func-tion of washing, drying, grinding, pressing vegetables and washing itself at the end of the pro-cess, in order to facilitate the home production of vegetable juices.
For this, a strategy of modular mechanism was used, that is, that it contains different tools,each with its own function, that is set up with the mechanism according to the process step.Everything you need to do is ensure that as much juice as possible is produced.
A tool that can be used to support the softwareSiemensNX allows CAD, CAE and CAMto be implemented, which has contributed not only to the virtual prototyping of the mechanismbut also to the execution of the dynamic simulation of the mechanism.
As a result, a 600 Œ 270 Œ 270mm machine was obtained, equivalent to only 7.2% of thetotal volume, which has the sum of automatic mechanisms available on the market that presentthe same functionalities of the presented project and with a capacity to produce approximately1 liter of vegetable juice per full cycle of the operation, which will take about 50 minutes,according to the food safety regulations established by the State Health Department of the Stateof São Paulo
Keywords: Mechanism project. Juice machine. Vegetables. Automation.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 Seleção das verduras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Figura 2 Higienização das verduras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Figura 3 Tirando excesso de água das verduras . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Figura 4 Ingredientes para o suco de verdura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Figura 5 Ingredientes para o suco de verdura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Figura 6 Máquina de verdura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Figura 7 Máquina de verdura TECNOCEAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Figura 8 Cesto para lavar frutas e verduras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Figura 9 Centrífuga manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Figura 10 Centrígufa CE350 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Figura 11 Centrífuga Sammic ES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Figura 12 Cesto de secar verduras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Figura 13 Máquina Industrial de triturar e prensar ESF100/70 . . . . . . . . . . 24
Figura 14 Extratora de de Suco à frio ESF-in-HOME . . . . . . . . . . . . . . . 25
Figura 15 Máquina Norwalk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Figura 16 Máquina de verdura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Figura 17 Vista explodida da máquina projetada . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Figura 18 Cesto vazado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Figura 19 Furo da cesta vazada em estrela poligonal regular de 8 pontas . . . . . 32
Figura 20 Eixo que conecta em furo estrela poligonal regular de 8 pontas . . . . 32
Figura 21 Cesto de base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Figura 22 Conjunto de acoplamentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Figura 23 Mecanismo de Trituração e prensa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Figura 24 Vista da tampa aberta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Figura 25 Desenho técnico do cesto vazado utilizado no processo de lavagem e
centrifugação dos alimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Figura 26 Desenho Técnico do cesto de base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Figura 27 Desenho técnico da base do cesto de base utilizado em todas as etapas
do processo de praparo de suco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Figura 28 Desenho técnico do pino maior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Figura 29 Desenho técnico da peça de apoio do pino maior . . . . . . . . . . . . 49
Figura 30 Desenhos Técnicos da peça 1 do acoplamento do motor com a máquina
de suco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Figura 31 Desenhos Técnicos da peça 2 do acoplamento do motor com a máquina
de suco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Figura 32 Desenhos Técnicos da peça 3 do acoplamento do motor com a máquina
de suco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Figura 33 Desenho técnico da tampa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Figura 34 Desenho técnico da parte de cima da tampa . . . . . . . . . . . . . . . 54
Figura 35 Desenho técnico da montagem interna da tampa . . . . . . . . . . . . 55
Figura 36 Desenho Técnico da peça entre motor da base e pinos de acoplamento 56
Figura 37 Desenho Técnico da montagem do pino de acoplamento . . . . . . . . 57
Figura 38 Desenho Técnico do mecanismo de triturar e prensar . . . . . . . . . . 58
Figura 39 Desenho técnico da cremalheira . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
|
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO 13
2 Desenvolvimento do Projeto de máquina 15
2.1 Definição das necessidades 16
2.2 Pesquisa de suporte 18
2.2.1 Lavagem 18
2.2.2 Secagem 21
2.2.3 Triturar e prensar 23
3 Projeto Mecânico da Máquina 27
3.1 Objetivo 27
3.2 Especificação de tarefas 27
3.3 Prototipagem Virtual (Concepção e Invenção) 30
4 Discussão 39
5 CONCLUSÕES 42
REFERÊNCIAS 44
APÊNDICE A - Desenho Técnico do Cesto vazado 46
APÊNDICE B - Desenho Técnico Cesto de Base 47
APÊNDICE C - Desenho Técnico da Base do Cesto de Base
50
APÊNDICE D - Desenho Técnico do pino maior
48
APÊNDICE E - Desenho Técnico da peça de apoio do pino maior
49
APÊNDICE F - Desenhos Técnicos das peças do acoplamento do motor com
a máquina de suco 51
APÊNDICE G - Desenho Técnico da tampa 54
APÊNDICE H - Desenho Técnico da montagem interna da tampa
65
APÊNDICE I - Desenho Técnico da peça entre motor da base e pinos de
acoplamento
56
APÊNDICE J - Desenho Técnico da montagem do pino de acoplamento
57
APÊNDICE K - Desenho Técnico do mecanismo de triturar e prensar
58
APÊNDICE L - Desenho Técnico da Cremalheira
59
Anexo A - Datasheet do Rolamento de esferas 61801-2RSR
60
Anexo B - Datasheet Bucha EGB 1015-E40
61
Anexo C - Datasheet Rolamento SKF de esfera 607-Z
63
13
1 INTRODUÇÃO
O homem cria e criará sempre novos métodos para facilitar e melhorar seu trabalho. Foi
assim que ele dominou a natureza e se tornou uma das espécies mais bem sucedidas. Hoje
em dia o seu desenvolvimento tecnológico chegou a níveis imensos, e muito há para se fazer.
Quanto mais o homem facilitar os trabalhos que demandem muito tempo, mais tempo sobrará
para investirem em atividades de cunho superior.
A tecnologia tem se integrado em todos os campos da vida do ser humano e não poderia
ser diferente no caso da culinária. Uma casa bem equipada pode contar com máquinas que
preparam algumas comidas, que cortam os ingredientes, e existem até robôs chefe de cozinha.
No campo dos sucos, há máquinas automatizadas para fazer suco de laranja, mas o que mais se
encontra a nível domiciliar são os processadores e centrífugas de alimentos que facilitam a vida
daqueles que decidem ter uma maior diversidade nutricional em seu cardápio.
Cabe aos engenheiros a criação de soluções para o dia a dia do homem, e sendo o homem
um conjunto de múltiplos interesses, a cada dia novos produtos são criados, e mais personali-
zado ficarão estas criações, já que o conhecimento técnico tende a se tornar mais disponível,
com o aumento da renda econômica de todo o globo que permite que juntamente com este
avanço, os conhecimentos humanos cheguem a mais pessoas, e assim sendo, espera-se mais
inovações em áreas diferentes, e o futuro destas criações dependerão da sua pertinência.
No passado, havia um considerável intervalo de tempo entre o surgimento dealgo até então completamente desconhecido e sua popularização no uso cotidi-ano. Algumas vezes, passavam-se vários séculos até que uma inovação se tor-nasse amplamente aceita por todos ? ao menos dentro da órbita da civilizaçãoocidental. Pense na lenta popularização do uso de garfos, sabonetes, lenços,papeis higiênicos e inúmeras outras variedades de coisas. Séculos se passaramaté que o garfo deixasse de ser um utensílio utilizado apenas por homens efe-minados e se transformasse em um instrumento de uso universal. Antes vistomeramente como um brinquedo de ricos ociosos, o automóvel levou mais de20 anos para se tornar um meio de transporte utilizado universalmente. Já asmeias de nylon, ao menos nos EUA, se transformaram em artigo de uso diáriode todas as mulheres em pouco mais de dois ou três anos após sua invenção. Epraticamente não houve nenhum período de tempo em que o usufruto de ino-vações como a televisão ou produtos da indústria de comida congelada fosserestrito a uma pequena minoria.(MISES, 1950)
Atualmente há uma tendência no Brasil cada vez mais forte por produtos naturais que pro-
1 INTRODUÇÃO 14
porcionem bem estar, beleza e saúde. Outro fator importante é que a globalização proporciona
a melhor distribuição de informação pelo globo, o que gera novas demandas por produtos exis-
tentes em outros lugares.
Em relação aos novos produtos aliados com bem estar e saúde, tem ficado cada vez mais po-
pular os tratamentos alternativos para a saúde, o que tem gerado mais pesquisas médicas em re-
lação a sua eficácia. Assim começou a acupuntura e homeopatia, que com o tempo ganhou cre-
dibilidade no meio acadêmico devido aos estudos que demonstraram sua efetividade.(STIVAL
et al., 2014) (DEGANELLO et al., 2016)
Uma nova tendência tem sido as terapias alimentares, com o crescimento de estudos da
nutrologia. Na linha alternativa encontra-se como principal vertente de tratamento alimentar a
ayurveda e a dietoterapia chinesa ou macrobiótico que são as mais conhecidas.
Algo que vem ganhando repercussão na mídia em relação a bons hábitos alimentares é a
ingestão de suco verde. Pode-se encontrar extenso material que sugere receitas e benefícios.
A maioria dos materiais não têm bases científicas sólidas, fundadas em pesquisas, no entanto,
há um tipo de terapia criada pelo físico Marx Gerson (1881-1959) chamada de Terapia Gerson
(GERSON, 1978) que vem ganhando cada dia mais adeptos, principalmente pessoas com pro-
blemas graves de saúde que dentre as bases de seu tratamento está a ingestão de suco verde,
em altas doses e com receitas específicas, que pouco agradam o paladar das pessoas. Em geral
nesta terapia deve-se tomar em média de 10 a 13 copos de suco por dia, o que exige quase 9 kg
de verduras e frutas diárias.
É um imenso desafio lavar e fazer o suco com tal quantidade de verduras. Outras terapias,
como na chinesa também há o uso de sucos de verduras e frutas e que vem demonstrando grande
efeitos na saúde dos seus pacientes.
O presente trabalho tem como objetivo apresentar um projeto que permita facilitar o pro-
cesso tanto de lavagem de uma grande quantidade de verdura, como a de moagem e prensagem
do composto para fazer suco de verdura, seguindo especificações e orientações de métodos que
não agridem e danificam as estruturas nutricionais do suco.
Objetiva-se criar um produto nacional, que possa ser tão robusto quanto os internacionais e
apresentar soluções não existentes para o mercado de lavagem de verdura de médio a pequeno
porte, que inicialmente visa à uma aplicação específica, mas que pode ser expandido para outros
mercados e aplicações.
15
2 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO DE MÁQUINA
Projetos de engenharia consistem no desenvolvimento de sistemas que oferecem um modo
eficaz, com segurança e confiabilidade de executar uma certa tarefa.
No presente trabalho buscou-se projetar uma máquina com diversas funcionalidades, a de
lavar, centrifugar, triturar e prensar verduras. Para tal, foi necessário criar os movimentos do
mecanismo e estudar suas forças, determinar dimensões, as formas e materiais usados para cada
parte do mecanismo de acordo com suas tensões e propriedades. Após tais definições fazer os
estudos estáticos e dinâmicos e estudar o processo de manufatura das peças, para a viabilidade
do projeto.
Para que as análises fossem feitas de modo seguro e detalhado, usou-se o programa NX para
modelagem das peças, simulação da dinâmica das peças, análise estrutural das forças, tensão e
deflexão, momentos, torques e dinâmica vibracional do sistema.
Por tratar da síntese total de um projeto extenso que envolveu-se vários fatores, optou-
se por seguir a metodologia de projeto disponível no livro “Projeto de Máquinas“ do Norton
(NORTON, 2013), como segue descrito abaixo:
Metodologia de projeto de máquinas:
1. Identificação da necessidade: exposição superficial do problema
2. Pesquisa de suporte: definição e compreensão completa do problema
3. Objetivo: estabelecer o objetivo de forma mais realista
4. Especificação de tarefas: fecha o problema e limita seu alcance
5. Síntese (concepção e invenção): busca por tantas alternativas quanto possíveis, sem con-
siderar valor ou qualidade
6. Análise:aceita, rejeita ou modifica as idéias da etapa anterior
7. Seleção: a solução mais promissora é selecionada
8. Projeto detalhado: desenhos técnicos feito, fornecedores encontrados e todas as especifi-
cações são feitas
2.1 Definição das necessidades 16
9. Protótipo de Teste: construção real feita
10. Produção: Produção feita em quantidade
As etapas 9 e 10 não foram realizadas, devido a delonga destas etapas e do alto custo de
construção das peças projetadas.
Seguiu-se esta metodologia de forma paralela para o projeto mecânico e para o projeto
eletrônico.
2.1 Definição das necessidades
O método de fazer o suco manualmente consiste em primeiramente escolher as verduras
que serão usadas. Considerando-se a obtenção de 1 litro à 1,5 litros de suco, deve-se separar em
média 2 kg de verduras.
Figura 1 - Seleção das verduras
Fonte: Acervo pessoal
As verduras são cortadas e selecionadas, fazendo assim uma primeira lavagem superficial
para tirar partes que estejam estragando e grandes pedaços de terras ou de algum animal.
Em um balde de 20 litros adiciona-se 300 ml de vinagre para que os vermes e bactérias se
desprendam das verduras. Outra opção seria o de utilizar cloro para sanitização das verduras.
2.1 busca por tantas alternativas quanto possíveis, sem considerar valor ou qualidade 17
Figura 2 - Higienização das verduras
Fonte: Acervo pessoal
Após 30 minutos de molho neste meio sanitizador, deve-se enxaguar bem as verduras para
garantir que não fiquem nem vermes, insetos e bactérias na verdura, e nem vinagre ou cloro.
O próximo passo é garantir que as folhas estejam secas. Ele poderia ser feito através de
uma centrífuga manual caseira, mas devido a falta deste equipamento, ele foi feito através da
prensagem na mão de todas as folhas.
Figura 3 - Tirando excesso de água das verduras
Fonte: Acervo pessoal
Após ter as folhas limpas e secas, adiciona-se um copo de suco de melancia para que tenha
um líquido inicial que permita que o liquidificador bata as folhas. O suco de melancia deve ser
feito sem adição de água ou açúcar, e no seu lugar pode ser usado outras bases, como água de
coco, suco de melão, suco de pepino como usa-se comumente na terapia Gerson.
Devido a grande quantidade de verduras, o liquidificador chegará a um limite de capacidade
de bater as folhas. Deve-se então pegar a pasta formada neste processo e coá-lo. Usa-se um
tecido voil por ser bem fino, o que permite que a maior parte das fibras fiquem contidos nesse
tecido, deixando passar um suco bem fino e leve.
Esse suco coado será usado para bater o restante das verduras, desta forma o único líquido
2.2 Pesquisa de suporte 18
Figura 4 - Ingredientes para o suco de verdura
Fonte: Acervo pessoal
Figura 5 - Ingredientes para o suco de verdura
Fonte: Acervo pessoal
que foi adicionado no processo foi o copo de suco de melancia, que somado a água das verduras
batidas e coadas manualmente , deverá render por volta de 1 litro e meio de suco verde.
O projeto consiste portanto em automatizar as seguintes etapas:
2.2 Pesquisa de suporte
Pesquisou-se soluções disponíveis no mercado para a produção de suco verde.
Embora o objetivo neste projeto seja da construção de uma máquina de pequeno a mé-
dio porte, nesta pesquisa de suporte procurou-se encontrar quais as soluções empregadas pras
máquinas de grande porte também.
2.2.1 Lavagem
(a) Produtos de grande porte para lavagem
2.2 Definição e compreensão completa do problema 19
• Nilma, uma empresa Italiana oferece diversas máquinas e sistemas para a indústria
alimentícia. Na categoria de lavagem de legumes, há diversos modelos de máquinas,
como TURBOIDREX com capacidade de 4 kg de folha por ciclo e 1 metro de com-
primento, TURBOVER com capacidade de 4 kg de folhas por ciclo com lavagem de
2 a 3 minutos e meio metro de comprimento, ATIR I,II e II com capacidade de 16
kg de folhas por ciclo e 1,5 metros de comprimento, ATIRMATIC com capacidade
de 400 kg de folhas por ciclo e 3 metros de comprimento.
Devido à aplicação do presente projeto, selecionou-se o mecanismo da máquina
TURBOVER por esta apresentar uma capacidade consistente com o requerido por
ter o menor volume dentre todas as outras opções, com 550x550x910(h) mm. A
TURBOVER efetua a lavagem em três minutos, pode habilmente lavar até 4 kg de
alface ou outras verduras e até 15 kg de vegetais pesados, frutas, peixe, ou carne.
Lava sujeira, produtos químicos e larvas com água turbulenta e com ajuste de in-
tensidade. Mesmo as menores impurezas são removidas através de aberturas exis-
tentes nos lados e na base do tambor. Pode além disso, ser usado para descongelar
alimentos, e não há necessidade de instalação específica , podendo ser facilmente
posicionada em qualquer cozinha. Ideal para restaurantes e hotéis.
Especificações:
– Máquina inteiramente feito de aço inoxidável de 18/10;
– Tambor de lavagem facilmente removível para as operações de limpeza;
– Fornecido com dispositivo de regulação de velocidade , de acordo com a deli-
cadeza do produto que está sendo tratado;
– Bomba acionada pelo motor com potência de 0.375 kW;
– Placa de controle de baixa tensão equipado com : botão On / Off empurrão,
lavagem e comandos de drenagem;
– Máquina fornecido com pés de apoio e cabos eléctricos;
– Fabricado de acordo com as seguintes normas: EN 60 335-1 e EN 60 335-2-64
, com Cemark;
– Preço com frete e adicionais é de 4336 euros.
Observação: Esta máquina não possui centrífuga junto, para secar os vegetais após
sua lavagem.
• TECNOCEAM, empresa Italiana.
Possui a lavadora de vegetais mini, que é adaptada para verduras em folhas ou para
vegetais inteiros ou cortados. Lavagem com ação delicada realizado mediante água
2.2 Definição e compreensão completa do problema 20
Figura 6 - Máquina de verdura Turbover
Fonte: (NILMA, 2017)
e sob pressão com efeito de borbulhagem.
Máquina constituída por:
– Tanque de lavagem semi-cilíndrico ou tronco-cônico (diferentes modelos estão
disponíveis conforme o cumprimento do tanque);
– Válvula de fundo pneumático temporizada para despejar areia e outras impu-
rezas. Extração do produto com esteira perfurada, seção de borbulhagem com
tubos perfurados alimentados por um soprador elétrico.Tambor perfurado gira-
tório para eliminação dos insetos (lesmas e moscas) e para a determinação do
tempo de permanência. Filtração da água com nastro, construção em aço inox.
Quadro elétrico com conexões aos motores;
– Cumprimento: mínimo 3000 mm e capacidade produtiva: 300 -3000 kg/h (con-
forme o produto e o modelo);
Figura 7 - Máquina de verdura TECNOCEAM
Fonte: (TECNOCEAM, 2017)
(b) Produtos de pequeno porte para lavagem
2.2 Definição e compreensão completa do problema 21
No âmbito domiciliar, não há máquinas específicas para higienização de verduras, o que
há são utensílios de cozinha que auxilie no processo de limpeza dos alimentos.
O processo é manual, em que coloca-se as verduras num cesto para deixá-las de molho
e depois lavar em água corrente, como por exemplo no cesto inox abaixo que custa em
média 120 reais.
Figura 8 - Cesto para lavar frutas e verduras
Fonte: americanas.com.br
2.2.2 Secagem
(a) Produtos de grande porte para Secagem
Solução industrial para a secagem das verduras consiste em centrífugas de maior capaci-
dade em volume.
• Marfinete, uma empresa brasileira oferece opção de uma centrífuga manual de capa-
cidade de 22 litros. Encontrou-se produto semelhante em uma indústria espanhola,
TuHosteleria que há opção de 12 litros (110 Euros) e 25 litros (120 Euros), não foi
consultado o valor de frete para o Brasil.
Figura 9 - Centrífuga manual
Fonte: marfiniteipiranga.com.br
2.2 Definição e compreensão completa do problema 22
• Incalfer oferece o opção de centrífuga automática CE350 que apresenta cesto móvel
construído em aço inoxidável perfurado, para carga e descarga do produto, possui
controle de velocidade variável, freio eletrônico, temporizador e alarme sonoro que
indica quando finalizou o ciclo da centrifugação do produto.Desenvolvida com sis-
tema interno de amortecedor dinâmico, que centraliza o cesto durante o processo de
centrifugação, reduz as vibrações que danificam o equipamento.
– Painel de comando com inversor de frequência para variar a velocidade;
– Motor de 1,0 CV;
– Preço: R$17.900,00 + cesto plástico R$380,00 + Frete e imposto.
Figura 10 - Centrígufa CE350
Fonte: (INCALFER, 2017)
• Sammic, marca portuguesa, oferece opção de máquina centrífuga ES de capacidade
de 6 kg de operação, com produção de até 300 kg/h. Preço de $2700 mais impostos
e frete.
Características técnicas:
– Apresentam alta velocidade (900 r.p.m.).
– Incorporam um motor trifásico alimentado por um regulador eletrônico de grande
fiabilidade. Graças a isso, os escorredores são ligadas à corrente mediante to-
mada monofásica.
– Com corpo e cesto escorredor de aço inoxidável de grande qualidade, contam
com tampa elevável altamente resistente equipada com amortecedor e sistema
de segurança.
– O quadro de comandos é eletrônico, de uso muito intuitivo e oferece um de-
sempenho avançado, incluindo a seleção de ciclos.
2.2 Definição e compreensão completa do problema 23
– Apresenta sistema Vibration Control System, que controla automaticamente a
distribuição da carga antes do início do ciclo, melhorando a durabilidade da
máquina.
– Tem motor travão que possibilita que as paradas sejam suaves, ainda que rápi-
das.
Figura 11 - Centrífuga Sammic ES
Fonte: (SAMMIC, 2017)
(b) Produtos de pequeno porte para Secagem
• Secador de Salada e Verduras Centrífuga Manual
Produzido para secar salada e centrifugar legumes. Possui dimensões do cesto in-
terno 22,2 x 11cm (Altura x Diâmetro), um tamanho pouco prático para aplicação
na preparação de suco de verdura por ser muito pequeno. Preço varia desde 30 reais
até R$200.
Figura 12 - Cesto de secar verduras
Fonte: americanas.com.br
2.2.3 Triturar e prensar
(a) Produtos de grande porte para Triturar e prensar o suco
• NOGAP, empresa brasileira situada em São José do Rio Preto, são pioneiros em
desenvolvimento de equipamentos de fazer suco prensado a frio.
2.2 Definição e compreensão completa do problema 24
O processo consiste em colocar as frutas e verduras no tubo da frente da máquina, a
máquina moerá o composto e a colocará em uma sacola feita de tecido resistente e
fino, e após comando, prensará essa sacola que contém as verduras e frutas moídas.
Especificações:
– Potência triturador:2 CV
– Potência da unidade hidráulica:90 BAR
– Capacidade hidráulica de prensagem:1 cilindros de 12 T
– Velocidade de trituração:3500 RPM
– Voltagem:Monofásica/Trifásica
– CONSUMO:ESF70= 2kw/h
– Medidas: Altura:1670 mm, Largura:770 mm, Comprimento:760 mm,Vão de
prensagem:130 mm e Placas de prensagem:450 x 450 mm
– Peso:235 kg
– Preço R$39.700,00 + R$700,00 de frete
Figura 13 - Máquina Industrial de triturar e prensar ESF100/70
Fonte: (NOGAP, 2017)
(b) Produtos de pequeno porte para Triturar e prensar o suco
• NOGAP, desenvolveu também um modelo mais portátil de prensa de suco a frio.
Através de um sistema de lâminas, os alimentos já lavados e podendo estar com cas-
cas, entram por um funil e são triturados por lâminas com até 3000 RPM. A massa
obtida é depositada em elemento filtrante, mini BAG, para ser prensado. A forma
de prensagem é por alavanca manual, onde se extrai totalmente o suco dessa massa
2.2 Definição e compreensão completa do problema 25
triturada. Devido à quantidade de produto, o esforço é mínimo nessa extração. O
suco obtido vai diretamente para uma saída, onde irá posicionar um copo ou a gar-
rafa. Dessa forma, obtêm-se totalmente as propriedades e vitaminas dos alimentos
utilizados, com um suco sem conservantes, sem adição de açúcar e sem o processo
de pasteurização ( que eliminaria boa parte dessas propriedades ). A produção pode
ser de 20 à 25 litros/hora ( até 70 copos), total aproximado de 250 copos/dia, o
que é ideal para sua produção: quantidade que atende boa parte dos clientes em um
período pequeno.
– O corpo do equipamento é totalmente em aço inox 304, sem partes plásticas
que quebram, dando maior robustez, durabilidade e facilitando a limpeza.
– A voltagem é própria para residências: 110 ou 220V. altura 700mm×largura600mm×comprimento600mm.
– Peso 33 kg.
– Investimento: De R$8.700,00 à prazo e R$8.100,00 à vista.
Figura 14 - Extratora de de Suco à frio ESF-in-HOME
Fonte: Processo de Patente NOGAP 2015/07
• Norwalk é a marca de maior credibilidade em termos de moagem e prensa a frio dos
EUA. Há diversas outras marcas com produtos similares como Twin-gear, Single-
Auger, Welles Press e Health Stream.
– Preço nos EUA $2.495,00, no Brasil com os impostos e frete sai por $4.100,00.
– Tamanho: 38.1 cm x 38.1 cm x 43.18 cm
– Peso: 25.63 kg
– Motor de 0.5 C.V.
– Velocidade de trituração de 3450 RPM.
Seu funcionamento não é ao todo automático, coloca-se a verdura, legumes ou frutas
para triturar, e deve-se colocar no tubo inferior um saco de poliéster, que armaze-
2.2 Definição e compreensão completa do problema 26
nará o composto moído, e após certa quantidade, manualmente esse tecido deve ser
retirado, dobrado e colocado no espaço direito da máquina, local que a polpa será
prensada por pressão mecânica.
Figura 15 - Máquina Norwalk
Fonte: (NORWALKJUICERS, 2017)
27
3 PROJETO MECÂNICO DA MÁQUINA
3.1 Objetivo
Após o levantamento de produtos disponíveis no mercado, foi possível definir o objetivo do
trabalho:
• Criar produto nacional, que possa ser tão robusto quanto os internacionais;
• Ser inovador, apresentando uma solução não disponível no mercado, que seja compacta,
ao mesmo tempo que tenha as funções de lavar verduras, tritura-las e prensá-las;
• Seguir as normas de higiene nacional.
• Projeto concebido sob a forma de eletrodoméstico, no seu modo compacto e usual, mas
também industrial, devido a sua robustez e durabilidade.
3.2 Especificação de tarefas
Considerações levantadas para início do projeto mecânico:
(a) Lavagem das verduras
Procedimento de lavagem deve ter um fluxo de água turbulento o suficiente para criar as
condições necessárias de atrito nas folhas que permitam que as impurezas sejam removi-
das.
Esse fluxo poderá ser criado pelo movimento horário e anti horário do cesto de verduras,
como também por um jato d’água de uma pequena bomba de água.
Pelo Regulamento Técnico de Boas Práticas para Estabelecimentos Comerciais de Ali-
mentos e para Serviços de Alimentação do Centro de Vigilância Sanitária, da Coorde-
nadoria de Controle de Doenças, da Secretaria de Estado da Saúde de São Paulo, higi-
enização é a operação de limpeza, que significa a remoção de substâncias minerais ou
orgânicas indesejáveis, e desinfecção que é a operação que reduz o número de microrga-
nismos patogênicos ou não, por meio de métodos físicos e ou químicos.
Pelo Artigo 39:
3.2 Estabelecer o Objetivo de forma mais realista 28
“A higienização de hortifrutícolas deve ser feita em local apropriado,com água potável e produtos desinfetantes para uso em alimentos, regu-larizados na ANVISA, e deve atender às instruções recomendadas pelofabricante. A higienização compreende a remoção mecânica de partesdeterioradas e de sujidades sob água corrente potável, seguida de desin-fecção por imersão em solução desinfetante. Quando esta for realizadacom solução clorada, os hortifrutícolas devem permanecer imersos porquinze a trinta minutos, seguidos de enxágue final com água potável.Recomendações de diluição para a solução clorada desinfetante: I - dezmililitros ou uma colher de sopa rasa de hipoclorito de sódio na con-centração de dois a dois vírgula cinco por cento, diluída em um litrode água potável; II - vinte mililitros ou duas colheres de sopa rasas dehipoclorito de sódio na concentração de um por cento, diluídas em umlitro de água potável.“ (DOENÇAS, 2009)
Portanto seguindo as recomendações sanitárias do estado de São Paulo, no projeto, pri-
meiro será feito uma limpeza mecânica, com circulação de água e borbulhamento para
remoção das sujeiras maiores, depois essa água será drenada, e uma nova água será adi-
cionada juntamente com o produto desinfetante, ficando de molho entre 15 minutos e
30 minutos para higienização química, e depois deste período, drenada e mais uma vez
passará pelo processo mecânico de lavagem para retirar o produto químico e demais im-
purezas que ainda possar estar nos vegetais.
O cesto deverá ser encaixável no eixo de rotação do motor. Um ponto fundamental neste
projeto mecânico é criar um mecanismo encaixável para que seja possível reduzir o vo-
lume da máquina, fazendo todos os processos em um mesmo espaço. Deve-se buscar uma
vedação completa entre as peças, e que não seja muito difícil de lavar.
Após o último esvaziamento da água no procedimento de lavagem das verduras, a má-
quina entrará no processo de centrifugação.
Ponto importante ainda na lavagem é calcular a força necessária para girar o cesto que
será usado, para escolha de um motor que supra as necessidades mecânicas do projeto.
(b) Centrifugação de verduras
Após esvaziar a água do compartimento, o motor irá girar o cesto em altas velocidades,
cerca de 900 rpm, para que a água escorra das verduras. Deve haver algum mecanismo
de amortecimento e de realinhamento do cesto devido às vibrações causadas pelo giro em
alta velocidade.
(c) Trituração
O processo de trituração não deverá aquecer o motor para que não aqueça as verduras
do sistema, evitando assim a oxidação e diminuição de enzimas ativas do suco. Poderá
3.2 Estabelecer o Objetivo de forma mais realista 29
ser feito tanto por lâminas, trituradores de rolos (item a), moinho de martelo (item b),
moinho de disco (item c e d) , moinho de rebolo(Figura 1e), moinho de tombamento
(item f), como na figura abaixo:
Figura 16 - Métodos de fragmentação de sólidos
Fonte: (ORTEGA-RIVAS; JULIANO; YAN, 2006)
(d) Prensa
A prensa deve ser capaz de extrair todo o suco do bolo de verduras moído. Considerando-
se que existe uma necessidade de economia de volume, a melhor opção neste caso seria
uma prensa mecânica, adicionando um segundo motor no projeto, responsável pela força
mecânica da prensa. A prensa poderá ter seu posicionamento tanto horizontal quanto
vertical. para que o suco seja coado no processo de prensa, poderá ser utilizado sacos de
tecido, como o voil ou filtros de tela inox, impedindo que pedaços notáveis de fibra saiam
no suco final.
(e) Armazenamento do suco
Assim que o suco é prensado, deve haver um compartimento na máquina para que o suco
fique depositado. Neste momento, pensou-se na possibilidade de haver um método de
refrigeração desse suco, como placas de peltier, para que ele saia um pouco mais gelado
3.3 Prototipagem Virtual (Concepção e Invenção) 30
que a temperatura ambiente.
3.3 Prototipagem Virtual (Concepção e Invenção)
Figura 17 - Vista explodida da máquina projetada sem carcaça e sem tampa
Fonte: Acervo pessoal
O projeto mecânico consta de:
• Tampa
• 1 cremalheira
• Balde de base com seus devidos encaixes
• 1 pino de encaixe do mecanismo
• 3 anéis de vedação
• 1 rolamento SKF 607-Z
• 1 rolamento Ina-Fag 618012RSR
3.3 busca por tantas alternativas quanto possíveis, sem considerar valor ou qualidade 31
• 1 Bucha Ina-Fag EGB1015-E40
• 1 sistema de acoplamento do motor
• 2 motores
• 1 mecanismo de moer e prensar
1. Cesto vazado
Projetou-se o cesto com 300mm de altura e base com diâmetro de 240 mm. Isso corres-
ponde a um balde com capacidade volumétrica de 13,6 litros. Neste tamanho de balde
estima-se que seja possível lavar cerca de 1 kg de verdura. Desenho técnico encontra-se
no Apêndice A.
Figura 18 - Cesto vazado
Fonte: Acervo pessoal
O cesto vazado terá a função de armazenar a verdura, e fazer o movimento rotacional
horário e anti-horário com o intuito de criar uma turbulência do sistema, que permitirá
que as impurezas se separem da verdura. Apresenta rasgos em toda sua extensão, para
que as impurezas possam sair por estes espaçamentos e acumular na base externa ao
balde. Após a operação de lavagem, a água será drenada e essa cesta entrará no regime de
centrifugação, em que um motor será acionado e permitirá uma rotação da cesta em uma
velocidade de 900 rpm, fazendo com que o excesso de água seja removido das verduras.
Sua fabricação será feita em uma chapa de aço inox, em que os rasgos serão cortados, e
posteriormente essa folha terá seus lados soldados, assim como o fundo do cesto.
3.3 busca por tantas alternativas quanto possíveis, sem considerar valor ou qualidade 32
No centro da base do cesto, optou-se por um furo com formato de uma estrela poligonal
regular para que se encaixe no eixo de base do mecanismo por ser uma solução simples,
utilizada na marca de liquidificadores Oster.
Figura 19 - Furo da cesta vazada
Fonte: Acervo pessoal
Figura 20 - Eixo de conexão com cesta vazada
Fonte: Acervo pessoal
Considerando a aplicação do cesto, este eixo será a mais propenso a ter falhas e desgastes,
por ser a região que transmitirá os movimentos. Por esse motivo, fez-se necessário a
análise estrutural (BUDYNAS; NISBETT, 2009) do eixo na operação da lavagem das
verduras, em que o ele irá movimentar o cesto, imerso em água, de forma alternada, no
sentido horário e anti-horário.
Para isso calculou-se a tensão de torção do giro do motor na seção de acoplamento entre
eixo e cesto:
τ =TJ
ρ (1)
3.3 busca por tantas alternativas quanto possíveis, sem considerar valor ou qualidade 33
Sendo T o momento torsor total sobre a seção, J o segundo momento polar de área e ρ o
raio. Para uma seção retangular maciça:
J =bh(b2 +h2)
12(2)
Segundo Norton (NORTON, 2013) o raio equivalente de eixo não circular é Re =
√0,95A
π.
Para o cálculo do torque, considerou-se como o pior caso, o momento de inversão da
rotação da máquina, dessa forma o torque máximo será o torque do motor mais o torque
de inércia do conteúdo da máquina. Sendo H a potência em watt, e n a velocidade em
revolução por minuto :
TMotor = 9,55Hmotor
ntambor(3)
TInrcia = FCentr ·RTambor = m(
2πn60
)2
RTambor ·RTambor (4)
TTotal = TInrcia +TMotor (5)
Sendo a potência do motor de 1,2hp, que equivale a 900 watts, uma rotação na lavagem de
30 rpm, uma massa de aproximadamente 17 kg no caso do balde completamente cheio,
um raio do tambor de 120mm, b = 11mm e h = 52,6mm tem-se Ttotal = 286,5N ·m e
τ = 30MPa.
Aplicando a Tensão da energia de distorção de materiais dúcteis para análise de falhas
temos:
σ′ =
1√2
[(σx−σy)
2 +(σy−σz)2 +(σz−σx)
2 +6(τ
2xy + τ
2yz + τ
2zx)] 1
2 (6)
Considerando-se que o caso do projeto é de cisalhamento puro, σy = σz = σx = 0
σ′ =√
3τ (7)
Teremos que σ ′ = 52MPa, que é menor que 50% da tensão de escoamento do aço inox
(240MPa), tendo assim a peça uma vida infinita, o que nos poupa de análise estrutural
computacional.
2. Cesto de Base
3.3 busca por tantas alternativas quanto possíveis, sem considerar valor ou qualidade 34
O projeto da cesta de base tem uma altura de 320mm e diâmetro de 260mm, o que equi-
vale a um cesto de 17 litros. Considerando uma vazão média de torneira como 8 l/min
(PERSONA1; MANDELLI, 2012), o cesto levará aproximadamente 2 minutos para en-
cher. Desenho técnico encontra-se no Apêndice B
Este cesto servirá de base para o mecanismo. A rosca de sua base inferior ficará conectado
a peça que funcionará como uma carcaça superior do motor.
No topo superior do cesto, ficará rosqueado a tampa.
Nesta peça terão três bicos de mangueira 38′′, para conectar em uma delas a válvula sole-
noidal de entrada de água, e nas outras duas as mangueiras conectadas à bomba de água.
Uma rosca externa de 34′′
válvulas de saída, além de uma cavidade ao longo da altura do
cesto, onde ficarão os sensores de nível de água.
Figura 21 - Cesto de base
Fonte: Acervo pessoal
3. Conjunto de acoplamentos
Abaixo das cestas ficará um conjunto de peças, como na figura 22:
3.3 busca por tantas alternativas quanto possíveis, sem considerar valor ou qualidade 35
Figura 22 - Vista explodida do conjunto de acoplamentos
Fonte: Acervo pessoal
O item 1 corresponde à peça em que estará apoiado o eixo de rotação do motor. O desenho
técnico desta peça está disponível no apêndice ??. Esta peça não entrará em contato com
o suco, portanto pode ser confeccionada com um material mais barato.
O item 2 corresponde ao conjunto de peças de conexão do motor com as peças da má-
quina. Estas podem ser encontradas no apêndice ??. Estas peças serão compradas.
O item 3 é a peça em que ficará rosqueada no cesto de base, disponível no apêndice ??.
Também é uma peça disponível no mercado, que será comprada.
O item 4 é formado pela Bucha Ina-Fag EGB1015-E40 (Anexo ??), rolamento Ina-Fag
618012RSR (Anexo ??), o pino que será o acoplamento tanto do cesto para lavagem e
centrífuga, tanto para o dispositivo de triturar e prensar as verduras, este pino foi apeli-
dado de Pino Maior (apêndice ?? ), e seu apoio foi apelidado de Sol (apêndice ??). A
montagem deste item está disponível no apêndice ??.
O item 5 corresponde ao anel de vedação, com 65mm de diâmetro externo e 50mm de
diâmetro interno, feito de silicone e disponível no mercado.
4. Mecanismo de triturar e prensar
3.3 busca por tantas alternativas quanto possíveis, sem considerar valor ou qualidade 36
A solução mais inovadora do projeto foi o mecanismo de trituração e prensa. Após a
lavagem e centrifugação das verduras, a máquina emitirá um aviso sonoro e visual, e
o usuário deverá fazer a troca dos dispositivos, tirando a cesta vazada da máquina, e
conectando este mecanismo da figura 23. Sua base tem o mesmo formato da cesta vazada,
furo em estrela poligonal regular de oito lados. Na base deste mecanismo ficarão soldados
5 lâminas, que serão responsáveis pela trituração da verdura e 3 cilindros compridos fixos.
Apoiado sobre essa peça está um cone, este que será responsável pela prensa da verdura,
e no centro encontra-se um eixo rosqueado que apresenta um furo no meio e uma altura
tal que parte do eixo adentrará a tampa da máquina.
Figura 23 - Mecanismo de Trituração e prensa
Fonte: Acervo pessoal
Quando a máquina estiver no modo de trituração, o eixo rosqueado estará livre, e todo o
mecanismo estará girando. No modo prensa, um mecanismo de cremalheira da tampa será
acionada, e esse mecanismo irá travar o eixo rosqueado. Com o eixo rosqueado travado
e o cone girando juntamente com o mecanismo com as lâminas e cilindro, fará com que
o cone faça um movimento de ascensão linear pela rosca do eixo. Este movimento será
responsável pela prensa da verdura que já estará triturada. Desenhos técnicos disponível
no apêndice ??.
Para os cálculos da trituração, supôs-se no movimento de rotação do mecanismo, as ten-
sões se condensarão nos cilindros mais externos do cone, e que eles estarão submetidos
à flexão pura, e que estão posicionados de forma perfeitamente simétrica e balanceados.
Desta forma têm-se:
3.3 busca por tantas alternativas quanto possíveis, sem considerar valor ou qualidade 37
σx =−MyI
(8)
Sendo M o momento fletor, y a distância a parir do áxis neutral e I o momento de inércia
da área do objeto no sentido perpendicular ao eixo neutro. Para o cilindro, tem-se:
I =πd4
32(9)
M = F ·b (10)
Sendoba distância em que a força é aplicada, b =hTambor
2.
F =mω2RTambor
den(11)
Substituindo 9, 10, 11 em 8 tem-se:
σx =8mω2RTamborhTambor
πd3 (12)
Pela teoria de falhas, para uma vida infinita tem-se:
σx ≤ 0,5Sy (13)
Substituindo 12 em 13:
d ≥ 3
√16mω2RTamborhTambor
πSy(14)
Considerando uma massa de verduras de 1,5kg, velocidade angular de 105 rads (1000rpm),
raio do tambor de 0,12m, altura do tambor de 0,32m e Sy do aço inox 240MPa, teremos
a necessidade de um diâmetro de 23,8mm, considerando apenas um cilindro. Dividindo
por 3, teremos um valor mínimo de 7,9mm de diâmetro por cilindro. Portanto percebe-se
que os cilindros do mecanismo terá vida infinita, para a aplicação de trituração, uma vez
que cada cilindro tem 12mm.
Para a função da prensa, haverá um cisalhamento desenvolvido pela torção do mecanismo.
Para este caso será utilizado as equações 1, 2 e 3.
Considerando-se o mesmo motor de 700watts, raio de 0,006m e velocidade de prensa
de 300 rpm, teremos τ = 67,7MPa. Aplicando-se a teoria de falha da equação 7, σ ′ =
3.3 busca por tantas alternativas quanto possíveis, sem considerar valor ou qualidade 38
117MPa, que é menor que 50% da tensão de escoamento do aço inox, o que mostra que
terá vida infinita também nesta aplicação.
5. Tampa
Figura 24 - Vista da tampa aberta
Fonte: Acervo pessoal
Na tampa ficará um trilho e uma engrenagem de cremalheira (apêndice ??), para travar o
pino rosqueado para o modo de operação da trituração. Um motor de alto torque e baixa
rotação será o responsável pelo movimento da cremalheira, e o eixo da engrenagem ficará
apoiada em um rolamento SKF 607-Z ( Anexo ??), o rolamento estará apoiado em uma
flange simples que será usinada em Aço.
Fez-se a parte inferior da tampa com formato cônico, para seguir o formato do cone da
base responsável pela prensa. Por último um furo para que a fiação do motor passe.
Desenho técnico da tampa disponível no Apêndice ?? e a montagem da tampa disponível
no Apêndice ??.
39
4 DISCUSSÃO
O projeto até então apresentado, considerando a altura do motor e espaço para os demais
componentes eletrônicos que não foram definidos no presente trabalho terá uma altura total
de 600mm, uma largura de 270mm e uma profundidade de 270mm, cujo volume final é de
43740cm3. Inicialmente este volume parece não atender a necessidade inicial, de ser uma má-
quina compacta, mas quando comparada com as opções disponíveis no mercado, a centrífuga
Semmic (SAMMIC, 2017) apresenta dimensões 540× 750× 665mm, a máquina de triturar e
prensar compacta da brasileira NOGAP tem dimensões 700mm×600mm×600mm, a máquina
de lavar TURBOVER (NILMA, 2017) apresenta dimensões 550×550×910mm, assim sendo
o volume total de todas estas máquinas juntas é de 796.600cm3 que equivale a uma redução de
94,5% do volume ocupado para se ter as mesmas funções. Embora o volume final ainda seja
grande, apresenta um volume plausível para uma cozinha domiciliar, e ainda é menor do que a
versão que apenas tritura e prensa da NOGAP.
Em relação ao preço, somando o valor dos mesmos produtos acimas citados, tem-se um
custo para a máquina de lavar verduras de 18.124,48 reais, a centrífuga é 18.280,00 reais, a
máquina de triturar e prensar é 8.700,00 reais, com um custo final, somando todas estas opções,
de 45.104,48 reais, desconsiderando o valor do frete, para a entrega das máquinas e nem do
imposto cobrado em cima de produtos internacionais. O preço do projeto apresentado neste
trabalho não apresenta uma cotação precisa, por não haver finalizado a definição de materiais
a serem utilizados, mas para finalidade de comparação, fez-se uma cotação da empresa de cal-
deiraria Arthus Aço Inox Ltda. situada em Rio Claro, que previu 120 horas de trabalho para
montar as peças do projeto, com um valor de 50 reais a hora trabalhada, que equivale a 6.000
reais de mão de obra, e considerando-se todas as peças feitas de aço inox 304. A estrutura
mecânica da maquina terá neste caso 25 kg, e sendo o preço do aço inox 304, 25 reais o kg,
de material haverá um custo de 625 reais. Para estimar de forma grosseira o custo da máquina,
considerou-se o preço de 1.500 reais da parte elétrica, assim ter-se-á um preço de custo desta
máquina de 8125 reais, 18% do custo de todas as máquinas somadas.
Embora comparativamente o preço e o volume sejam muito vantajoso, vale lembrar que
4 Discussão 40
ainda é possível reduzir ainda mais o preço e o volume, buscando outros métodos de confecci-
onar a máquina, e outros materiais, como o plástico, que permitiriam que a máquina fosse mais
leve do que a opção inteiramente de aço inox.
Em relação a produção de suco, a centrífuga Semmic tem uma produção de 300 kg/h,
enquanto que a a máquina de lavar TURBOVER tem uma capacidade de 80 kg/h, a máquina
projetada neste trabalho terá uma capacidade de 2kg/h por limitações impostas pela própria
legislação brasileira, que exige que a verdura fique por 30 minutos de molho em solução clorada,
enquanto que a TURBOVER faz seu ciclo de lavagem em 3 minutos. Quanto a produção de
suco, enquanto a NOGAP domiciliar produz de 20 a 25 l/h, a máquina deste trabalho tem sua
produção limitada pelas etapas anteriores, que precedem a trituração e prensa. Considerando o
tempo disponível da máquina, no conjunto total das operações, a máquina terá uma produção
de 1 l/h.
Algo que é importante para o projeto mas não foi considerado no projeto é um espaço
específico para alocar um sensor de segurança na máquina, que impeça o funcionamento da
máquina caso esteja aberta ou caso esteja fora do lugar, assim como espaço para um sensor que
identifique qual mecanismo está instalado na máquina, se é a cesta de lavagem e centrifugação
ou o mecanismo de trituração e prensa. Um espaço específico para adicionar o cloro no processo
da lavagem também não foi previsto, assim como um anel de vedação da tampa do sistema não
foi devidamente planejado. Por último, a exemplo das centrífugas industriais disponíveis no
mercado, a velocidade de operação é em média de 900 rpm, a velocidade de trituração de
3000 rpm, e o Torque pode variar de 0.5 CV a 2 CV. Percebe-se a necessidade, assim, de
uma estrutura robusta para suportar estas operações, e uma forma de melhorar a durabilidade
da máquina seria projetar um sistema amortecedor dinâmico interno para centralizar o cesto
durante os processos de centrifugação e reduzir as vibrações que danificam o equipamento,
além de haver um controle automático de carga antes do início do ciclo, além de um sistema
que permita paradas suaves das ferramentas quando em alta rotação. Através dos testes, será
possível também identificar as necessidades de aperfeiçoar o mecanismo de filtro do suco, uma
vez que não é possível identificar ao certo a quantidade de fibras presentes no fundo do balde.
Uma forma de evitar possíveis entupimentos, seria projetar um mecanismo de baixa rotação que
funcionaria como um rodo no fundo do balde, fazendo com que as fibras sejam empurradas por
ele, não sobrecarregando a bomba d’água do sistema.
O projeto eletrônico da máquina não foi apresentado neste trabalho mas pode-se prever
que será uma máquina de estado implementada em uma plataforma Arduino com interface
touchscreen, que terá como principal objetivo vir a possibilitar os testes de um futuro protótipo.
4 Discussão 41
Mesmo do ponto de vista do produto final e comercial, a parte eletrônica será bastante trivial,
tratando-se de uma interface simples para o usuário selecionar as funções, iniciar o processo
e configurar parâmetros, e de uma máquina de estados que gerencia um processo síncrono de
funções pré-estabelecidas.
Espera-se também ser possível otimizar cada um dos processos e embarcar mais funciona-
lidades, tais como: análise de PH do suco, de vitaminas e de minerais (mediante a existência
de sensores para isso), e projetar a refrigeração do suco na própria máquina utilizando simples
placas de peltier.
42
5 CONCLUSÕES
Partindo da necessidade da produção de suco de verdura - de maneira compacta e prática,
processo cujo qual é atualmente realizado de maneira trabalhosa e demorada, expôs-se algumas
soluções de mercado que poderiam facilitar o processo.
O que se constatou foi que há no mercado máquinas prontas para realizar os processos
necessários, mas de forma separada, ou seja, cada fabricante fornece uma máquina para realizar
somente um dos processos necessários na produção (lavar, triturar, secar e prensar) e não que
realize o processo por inteiro, além de algumas funções necessárias tenham apenas opções de
máquinas com porte industrial, inviabilizando a aquisição por um usuário comum, devido ao
tamanho, custo e volume de produção.
Devido a falta de opções, justificou-se o planejamento de uma máquina capaz de realizar
o processo como um todo, automaticamente e, principalmente, compactamente, ou seja, uma
máquina multifuncional. Seguindo nessa linha, pode-se definir que o principal desafio do pro-
jeto é a da criação de uma estrutura mecânica que possibilita a execução de quatro processos
distintos (lavar, secar, triturar e prensar) em um mesmo espaço, buscando respeitar os limites
de um eletrodoméstico convencional. Em síntese, fez-se um projeto mecânico, próprio para a
execução dos processos de lavagem, secagem, trituração e prensa de verduras em um mesmo
e pequeno compartimento, reduzindo assim drasticamente o volume de maquinário necessário
para executar todas essas funções automaticamente.
Enunciado o problema principal, foi proposto uma aproximação inicial de projeto que foi
desenhada e simulada no software NX 10 da Siemens, do ponto de vista dinâmico, pois o obje-
tivo era garantir os encaixes das peças e os movimentos relacionais. Com base nos resultados
dessas simulações foram criadas e testadas outras mais versões de peças e mecanismos, até
chegar na versão final aqui exposta. Ao longo dessas tentativas percebeu-se uma complexidade
maior do que o esperado e, justamente por não conseguir abarcar todas as possibilidades re-
levantes imediatamente, teve de ser reprojetada diversas vezes e com alterações ininterruptas
de detalhes. Deste modo, o projeto apresentado tem um caráter provisório e de prototipagem,
mas com ótimos resultados e informações valiosas, como geometria das peças com seus cál-
culos de tensões, de acordo com a aplicação, podendo este modelo ser utilizado por possíveis
investidores deste ramo.
5 CONCLUSÕES 43
No entanto, pensando como um produto final seria ainda necessário o planejamento de
uma carcaça que seja adequada esteticamente para a máquina ser colocada em um ambiente
domiciliar, e esta carcaça deverá conter os pontos de apoio interno do motor, das válvulas e
espaço para os fios elétricos. Além desta pendência, tem-se a necessidade de executar testes
específicos para se identificar quais são as forças, exatas e necessárias, para a prensa do bolo
fibroso de verduras, dado do qual não foi possível saber de forma teórica.
Tudo aqui apresentado foi majoritariamente teórico - já que baseou-se unicamente na lite-
ratura disponível a respeito de resistência dos materiais e elementos de máquinas, e simulado
virtualmente - procurando utilizar as ferramentas de simulação e fabricação auxiliada por com-
putador disponíveis, visando ter uma aproximação inicial de projeto de máquina. Devido a
isso espera-se, naturalmente, que nas etapas empíricas - como a da montagem de um protó-
tipo, descubra-se os detalhes que não foram previstos e que necessitam de alterações. Dentre
essas possibilidades de alteração, podemos conjecturar que, a mais propensa a mudanças se-
ria o mecanismo de prensa pois, ao longo do desenvolvimento ganhou quatro versões, sendo
que nesta última ainda apresentou um resultado aquém do esperado devido, principalmente, ao
projeto utilizar o mesmo motor para diversas cargas de naturezas muito distintas entre si, não
resultando na melhor opção para cada caso específico do processo. Vale lembrar que as simu-
lações foram todas dinâmicas, buscando demonstrar apenas a concordância dos movimentos;
e cálculos estruturais analíticos foram feitos sem auxílio computacional; e o comportamento
dos motores não foram analisados, sendo definidos apenas levando em consideração um torque
máximo para uma carga máxima estimada.
Pode-se concluir que o projeto, tal como apresentado e contraposto a ambição inicial que o
motivou, clareou as dificuldades, propôs soluções de estrutura, levantou dados iniciais consis-
tentes e traçou firmes diretrizes para o posterior desenvolvimento de uma máquina real de suco
verde.
44
REFERÊNCIAS
BUDYNAS, R. G.; NISBETT, J. K. Elementos de máquinas de Shigley. [S.l.]: AMGH Editora,2009.
DEGANELLO, A.; BATTAT, N.; MURATORI, E.; CRISTOFARO, G.; BUONGIORNO, A.;MANNELLI, G.; PICCONI, M.; GIACHETTI, R.; BORSOTTI, G.; GALLO, O. Acupuncturein shoulder pain and functional impairment after neck dissection: A prospective randomizedpilot study. The Laryngoscope, Wiley Online Library, v. 126, n. 8, p. 1790–1795, 2016.
DOENÇAS, C. d. C. de. Secretaria de estado da saúde. São Paulo, SP, Brasil Informeepidemiológico influenza pandêmica H1N1, 2009.
GERSON, M. The cure of advanced cancer by diet therapy: a summary of 30 years of clinicalexperimentation. Physiol Chem Phys, v. 10, n. 5, p. 449–464, 1978.
INCALFER. CENTRÍFUGA INDUSTRIAL DE ALIMENTOS - CE350. 2017. Disponível em:<http://www.incalfer.com.br/maquinas/7/41/CENTRAcesso em: 04 Fev. 2017.
MISES, L. Atacar o luxo é atacar o futuro padrão de vida dos mais pobres. [S.l.], 1950.Disponível em: <http://www.mises.org.br/Article.aspx?id=2116>. Acesso em: 12 Fev. 2017.
NILMA. TURBOVER - Automatic vegetable washer. 2017. Disponível em:<https://www.sammic.com/catalog/dynamic-preparation/salad-spinner/es-100>. Acesso em:02 Fev. 2017.
NOGAP. Máquina para sucos prensados a frio- PN100. 2017. Disponível em:<http://www.nogapbrasil.com.br/en/esf100/>. Acesso em: 02 Fev. 2017.
NORTON, R. L. Projeto de máquinas. [S.l.]: Bookman Editora, 2013.
NORWALKJUICERS. Model 290 Features. 2017. Disponível em:<https://www.norwalkjuicers.com/>. Acesso em: 02 Fev. 2017.
ORTEGA-RIVAS, E.; JULIANO, P.; YAN, H. Food powders: physical properties, processing,and functionality. [S.l.]: Springer Science & Business Media, 2006.
PERSONA1, G.; MANDELLI, G. Y. Consumo de água nas torneiras dos banheiros da feec.2012.
SAMMIC. Salad Spinner ES-100. 2017. Disponível em:<https://www.sammic.com/catalog/dynamic-preparation/salad-spinner/es-100>. Acesso em:02 Fev. 2017.
STIVAL, M.; SARAY, R.; CAVALHEIRO, P. R.; STASIAK, C.; GALDINO, D. T.;HOEKSTRA, B. E.; SCHAFRANSKI, M. D. Acupuncture in fibromyalgia: a randomized,
REFERÊNCIAS 45
controlled study addressing the immediate pain response. Revista brasileira de reumatologia,SciELO Brasil, v. 54, n. 6, p. 431–436, 2014.
TECNOCEAM. SALAD WASHER. 2017. Disponível em:<http://www.tecnoceam.com/en/machines/washing/139-SALAD-WASHER>. Acessoem: 04 Fev. 2017.
APÊNDICE A - DESENHO TÉCNICO DO CESTO VAZADO
Figura 25 - Desenho Técnico 1.
Fonte: Autoria própria
APÊNDICE B - DESENHO TÉCNICO CESTO DE BASE
Figura 26 - Desenho Técnico 2.
APÊNDICE C - DESENHO TÉCNICO DA BASE DO CESTO DE BASE
Figura 27 - Desenho Técnico 3.
APÊNDICE D - DESENHO TÉCNICO DO PINO MAIOR
Figura 28 - Desenho Técnico 4.
APÊNDICE E - DESENHO TÉCNICO DA PEÇA DE APOIO DO PINO MAIOR
Figura 29 - Desenho Técnico 5.
APÊNDICE F - DESENHOS TÉCNICOS DAS PEÇAS DO ACOPLAMENTODO MOTOR COM A MÁQUINA DE SUCO
Figura 30 - Desenho Técnico 6.
APÊNDICE F - Desenhos Técnicos das peças do acoplamento do motor com a máquina de suco
Figura 31 - Desenho Técnico 7.
APÊNDICE F - Desenhos Técnicos das peças do acoplamento do motor com a máquina de suco
Figura 32 - Desenho Técnico 8.
APÊNDICE G - DESENHO TÉCNICO DA TAMPA
Figura 33 - Desenho Técnico 9.
Figura 34 - Desenho Técnico 10.
APÊNDICE H - DESENHO TÉCNICO DA MONTAGEM INTERNA DATAMPA
Figura 35 - Desenho Técnico 11.
APÊNDICE I - DESENHO TÉCNICO DA PEÇA ENTRE MOTOR DA BASE EPINOS DE ACOPLAMENTO
Figura 36 - Desenho Técnico 12.
APÊNDICE J - DESENHO TÉCNICO DA MONTAGEM DO PINO DEACOPLAMENTO
Figura 37 - Desenho Técnico 13.
APÊNDICE K - DESENHO TÉCNICO DO MECANISMO DE TRITURAR EPRENSAR
Figura 38 - Desenho Técnico 14.
APÊNDICE L - DESENHO TÉCNICO DA CREMALHEIRA
Figura 39 - Desenho Técnico 15.
22.01.2017 15:31 1
ANEXO A - DATASHEET DO ROLAMENTO DE ESFERAS 61801-2RSR
22.01.2017 15:31 2
27.07.2017 04:25 1
ANEXO B - DATASHEET BUCHA EGB 1015-E40
27.07.2017 04:25 2
607-ZSKF Explorer
d a min. 9 mm
d a max. 11 mm
D a max. 17 mm
r a max. 0.3 mm
d 7 mm
D 19 mm
B 6 mm
d 1 ≈ 11.1 mm
D 2 ≈ 16.5 mm
r 1,2 min. 0.3 mm
Dimensões
Dimensões do encosto
Dados de cálculoClassificação de carga dinâmica básica C 2.34 kN
Classificação de carga estática básica C 0 0.95 kN
Limite de carga de fadiga P u 0.04 kN
Velocidade de referência 85000 r/min
Velocidade-limite 53000 r/min
Fator de cálculo k r 0.025
Fator de cálculo f 0 13
MassaMassa do rolamento 0.0079 kg
ANEXO C - DATASHEET ROLAMENTO SKF DE ESFERA 607-Z