domingo, 23 de outubro de 2016

Seleção de materiais

Essa semana, a equipe decidiu os materiais que irão compor a plataforma, o foguete e o sistema de propulsão. Apesar de os materiais descritos a seguir representarem a maior parte do sistema, alguns podem ser acrescentados ou retirados ao longo do projeto, de acordo com os problemas que surgirem e as soluções que sejam decididas. Mais informações sobre as propriedades mecânicas dos materiais serão apresentadas em postagens seguintes, após os ensaios mecânicos que serão realizados no laboratório do SENAI Cimatec na segunda-feira (24/10).

Materiais da plataforma de lançamento:
Os materiais escolhidos para a base de lançamento foram:
  • Madeira Pinus na forma de palitos de picolé ou churrasco
  • Canos de PVC
  • Luvas de PVC
  • Cola quente
O material escolhido para a maior parte da base foi a Pinus, por conta da sua baixa densidade (cerca de 480 kg/m³. Em comparação, a Maçaranduba tem ρ=1.010 kg/m³, e a Angelim-pedra ρ =785 kg/m³). Outras madeiras de baixas densidades também foram consideradas, a exemplo da Murupá, e cedro (ρ=445 kg/m³ e 485 kg/m³, respectivamente), entretanto, utilizar placas de madeira dificultaria o processo de montagem das treliças, logo, a madeira com a qual os palitos de picolé e churrasco são fabricados se tornou a melhor opção.

Os canos e luvas de PVC (Policloreto de vinila) serão usados na base para compor o sistema de ajuste da angulação, que será explicado em postagens posteriores. O PVC é um polímero termoplástico amplamente utilizado por conta da versatilidade do seu manuseio e alta resistência química. O material apresenta relativamente grande capacidade de se deformar elasticamente, como pode ser observado na figura 1, logo, o disparo do foguete não deverá causar deformação no sistema de angulação.  Apesar de a sua densidade ser de cerca de 1400 kg/m3 (não ideal para um projeto no qual o peso do sistema completo deverá ser o menor possível), a versatilidade do material e sua alta resistência fizeram com que ele fosse escolhido até então.

Figura 1: Curva tensão deformação sob tração para DOP, PVC rígido, A, B e C.

A cola quente deverá ser utilizada para afixar os palitos entre si, além de unir o sistema de ajuste da angulação e a plataforma treliçada.


Materiais do foguete:
Os materiais escolhidos para o foguete foram:
  • Garrafa PET retornável (Ref PET)
  • Bola de tênis
  • Pastas catálogo
  • Fita adesiva
A garrafa PET retornável foi escolhida em detrimento da comum por conta da sua maior resistência ao impacto, decorrente do seu processo de fabricação diferenciado. O choque do foguete com o chão após o lançamento durante os teste era muito forte, e garrafas comuns não resistiam ao impacto. Com a garrafa retornável, apesar de o preço ser mais alto, a resistência do foguete é maior, diminuindo a quantidade de protótipos que deverão ser feitos.

A bola de tênis será fixada dentro da garrafa, próxima da extremidade superior, de modo a definir o centro de massa do foguete, melhorando a trajetória.

As pastas catálogo serão cortadas em forma de aletas e afixadas ao foguete, de modo a melhorar a aerodinâmica e a estabilidade do vôo do foguete, como pode ser visualizado nas imagens 2 e 3 a seguir:


Imagem 2: Primeira versão do foguete

Imagem 3 : Foguete equilibrado em seu centro de massa.


Materiais do sistema de propulsão:
Para o sistema de propulsão, os materiais escolhidos foram:
  • Tubos de PVC
  • Redução de PVC
  • Luvas de PVC
  • Cap de PVC
  • Válvula de pneu
  • Tiras de Nylon
  • Braçadeira de metal
  • Cola plástica
Os materiais de PVC foram escolhidos principalmente por conta da versatilidade do material. Devido a sua alta resistência mecânica, o Policloreto de vinila é o material ideal para compor o corpo do sistema de lançamento.

A braçadeira de metal e as tiras de Nylon foram os materiais escolhidos para fazer uma trava para o foguete nesse sistema. A braçadeira de metal é o material que mais se adequou para o que precisamos devido a sua facilidade de regular a circunferência do anel e a sua resistência. Já as braçadeiras de Nylon foram escolhidas pelo seu formato ideal para o que planejamos e pela sua flexibilidade, permitindo que possamos ter uma parte maleável e que não quebre com a tensão aplicada pela foguete, quando pressurizado, na trava.


A válvula do pneu será utilizada em conjunto a um Cap de PVC para vedar a terminação do sistema e permitir que a bomba de ar, que colocará pressão no sistema, se una àquele. O sistema pode ser observado na figura 4 a seguir:


Figura 4: Sistema de propulsão.


Referências:
[1] Braskem. Propriedades de referência dos compostos de PVC. Disponível em: <http://www.braskem.com.br/Portal/Principal/Arquivos/html/boletm_tecnico/Tabela_de_Propriedades_de_Referencia_dos_Compostos_de_PVC.pdf>. Acessado em: 21 de out de 2016.

[2] Casa da Duna. Madeiras brasileiras: Características. Disponível em: <http://www.casadaduna.com/seg/!port/caracteristicas-madeira-brasileira.html>. Acessado em: 20 de out de 2016.

[3] GRIZZO, Leandro H. Desenvolvimento de PVC reforçado com fibras de vidro longas para fabricação de produtos moldados. Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0104-14282011000500006>. Acessado em: 21 de out de 2016.

[4] IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de SP. Informações sobre madeiras. Disponível em: <http://www.ipt.br/informacoes_madeiras3.php?madeira=7>. Acessado em: 20 de out de 2016.

[5] Roda, Daniel Tietz. Policloreto de Vinila (PVC). Disponível em: <http://www.tudosobreplasticos.com/materiais/pvc.asp>. Acessado em: 21 de out de 2016.

Postado por: Victor Improta Moreira e Mariana Mendes Wilfinger.

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