Publicação

Estudo da implementação de tanques em plástico reforçado com fibra de vidro em viaturas de combate a incêndios

Detalhes bibliográficos
Resumo:	Este trabalho teve por enquadramento um Estágio realizado na empresa Jacinto Marques de Oliveira, que fabrica atualmente tanques de água de veículos de combate a incêndio em aço inoxidável. O principal objetivo proposto consistiu no estudo da substituição do aço inoxidável por um material compósito de matriz polimérica, solução que tem vindo a ser adotada por vários fabricantes internacionais no sentido de reduzir peso e custos. Procedeu-se inicialmente a uma pesquisa bibliográfica sobre as normas relativas aos veículos de combate a incêndio, com ênfase nos requisitos impostos aos tanques de água. Seguidamente, identificaram-se os principais fabricantes nacionais e internacionais, as várias categorias de veículos usados, e as soluções existentes para tanques de água ao nível dos materiais, processos de fabrico e montagem nos veículos. A pesquisa realizada confirmou o uso crescente de polímeros e compósitos de matriz polimérica nos tanques de água, e permitiu saber quais os polímeros e fibras com as propriedades mecânicas e durabilidade mais adequadas a esta aplicação. Seguidamente, selecionou-se o tanque de um veículo atualmente fabricado pela empresa Jacinto Marques de Oliveira em aço inoxidável para desenvolver e comparar um projeto alternativo em material compósito de matriz polimérica. Face à pesquisa efetuada, optou-se por um polipropileno copolímero reforçado com fibra de vidro para este projeto. A informação obtida junto de fabricantes indicou as espessuras das chapas a usar neste novo material, que são substancialmente superiores às das chapas de aço. Por outro lado, procurou-se preservar as restantes formas e dimensões externas. Usando um software de modelação 3D, procedeu-se ao desenho do tanque, incluindo acessórios e ligações ao veículo. A resistência mecânica e rigidez foram avaliadas através de simulações por elementos finitos. Seguido uma metodologia proposta em estudos publicados, consideraram-se vários casos de solicitação envolvendo as cargas associadas à movimentação da água no tanque provocada em diversas situações de circulação do veículo. Neste estudo tomaram-se por referências as tensões e deslocamentos no tanque de aço, que foi também modelado, bem como alguns valores limite sugeridos em estudos publicados. As análises por elementos finitos mostraram serem necessários alguns reforços locais, mas, globalmente, permitiram confirmar uma diminuição de peso de cerca de 40% relativamente ao tanque de aço inoxidável. Finalmente, fez-se uma análise comparativa a nível de custos, suportada por dados da empresa e por orçamentos obtidos de fornecedores. Face às incertezas nos custos de fabrico neste novo material, a comparação cingiu-se aos custos de materiais, tendo-se atingido uma redução de cerca de 15% nesta categoria. Por conseguinte, este estudo confirma as vantagens da utilização de compósitos de matriz polimérica nos tanques de água de veículos de combate a incêndio. As vantagens poderão até ser mais significativas mediante melhorias no projeto e reduções dos custos de aquisição de materiais.
Autores principais:	Carvalho, João Pedro Silva
Assunto:	Aço inox AISI 316L Compósitos de matriz polimérica Veículos de combate a incêndio Tanques de água Compósitos reforçados com fibra de vidro GRP
Ano:	2022
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade de Aveiro
Idioma:	português
Origem:	RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro

Descrição
Resumo:	Este trabalho teve por enquadramento um Estágio realizado na empresa Jacinto Marques de Oliveira, que fabrica atualmente tanques de água de veículos de combate a incêndio em aço inoxidável. O principal objetivo proposto consistiu no estudo da substituição do aço inoxidável por um material compósito de matriz polimérica, solução que tem vindo a ser adotada por vários fabricantes internacionais no sentido de reduzir peso e custos. Procedeu-se inicialmente a uma pesquisa bibliográfica sobre as normas relativas aos veículos de combate a incêndio, com ênfase nos requisitos impostos aos tanques de água. Seguidamente, identificaram-se os principais fabricantes nacionais e internacionais, as várias categorias de veículos usados, e as soluções existentes para tanques de água ao nível dos materiais, processos de fabrico e montagem nos veículos. A pesquisa realizada confirmou o uso crescente de polímeros e compósitos de matriz polimérica nos tanques de água, e permitiu saber quais os polímeros e fibras com as propriedades mecânicas e durabilidade mais adequadas a esta aplicação. Seguidamente, selecionou-se o tanque de um veículo atualmente fabricado pela empresa Jacinto Marques de Oliveira em aço inoxidável para desenvolver e comparar um projeto alternativo em material compósito de matriz polimérica. Face à pesquisa efetuada, optou-se por um polipropileno copolímero reforçado com fibra de vidro para este projeto. A informação obtida junto de fabricantes indicou as espessuras das chapas a usar neste novo material, que são substancialmente superiores às das chapas de aço. Por outro lado, procurou-se preservar as restantes formas e dimensões externas. Usando um software de modelação 3D, procedeu-se ao desenho do tanque, incluindo acessórios e ligações ao veículo. A resistência mecânica e rigidez foram avaliadas através de simulações por elementos finitos. Seguido uma metodologia proposta em estudos publicados, consideraram-se vários casos de solicitação envolvendo as cargas associadas à movimentação da água no tanque provocada em diversas situações de circulação do veículo. Neste estudo tomaram-se por referências as tensões e deslocamentos no tanque de aço, que foi também modelado, bem como alguns valores limite sugeridos em estudos publicados. As análises por elementos finitos mostraram serem necessários alguns reforços locais, mas, globalmente, permitiram confirmar uma diminuição de peso de cerca de 40% relativamente ao tanque de aço inoxidável. Finalmente, fez-se uma análise comparativa a nível de custos, suportada por dados da empresa e por orçamentos obtidos de fornecedores. Face às incertezas nos custos de fabrico neste novo material, a comparação cingiu-se aos custos de materiais, tendo-se atingido uma redução de cerca de 15% nesta categoria. Por conseguinte, este estudo confirma as vantagens da utilização de compósitos de matriz polimérica nos tanques de água de veículos de combate a incêndio. As vantagens poderão até ser mais significativas mediante melhorias no projeto e reduções dos custos de aquisição de materiais.