Instrumentos e Equipamentos

5.3.1.a) Prensas e Máquinas Diversas de Ensaios:

As prensas são equipamentos que aplicam cargas nas amostras a serem ensaiadas. Para diferentes situações de ensaio, pode ser necessário o uso de mais de um tipo de prensa, caso desta pesquisa. Nesta pesquisa foram utilizados três

modelos de prensa, duas SOILTEST em ensaios de amostras à compressão axial, e uma prensa universal para o ensaio à flexão estática. Abaixo, na figura 33 têm-se os equipamentos utilizados para resistência à compressão paralela às fibras. Na figura 34 têm-se o modelo utilizado para ensaios de flexão estática.

Figura 33– Prensas utilizadas para ensaio de compressão paralela às fibras. FONTE: Arquivo pessoal do autor.

Figura 34- Máquina Universal de Ensaio utilizada para ensaio de flexão estática. FONTE: Arquivo pessoal do autor.

5.3.1.b) Célula de Carga

A célula de carga é um transdutor que é utilizado para converter uma pressão física em pulsos elétricos, e que está ligada a um equipamento de aquisição de dados. Composta por um corpo metálico que funciona como receptor da pressão exercida, elas são encontradas em diversos dispositivos de medição. O corpo da célula é feito de material metálico, normalmente aço carbono ou inox. O formato do corpo possibilita que quando o mesmo se deforme na Lei de Hooke, gere um pulso elétrico através de um ou vários extensômetros que estão posicionados sobre o corpo do material metálico, assim o aquisitor de dados consegue interpretar esses pulsos elétricos e o software do aquisitor mostra qual a carga aplicada naquele momento. Normalmente uma célula de carga contém quatro extensômetros em uma ponte completa de Wheatstone.

5.3.1.c) Conjunto Pedestal (Suporte) com Relógio Comparador (Transdutor de deslocamento)

O conjunto é composto pelo pedestal e o relógio comparador. O pedestal é um equipamento usado com o objetivo de ser possível o posicionamento do relógio comparador em posições pré-determinadas para a leitura dos deslocamentos. Composto de uma haste e base magnética, permite sua perfeita fixação no aparato de ensaio, reduzindo assim a chance de movimentação do relógio comparador e consequentemente eliminando problemas de movimentação do equipamento com o acréscimo de força (carga). Na haste, é preso o relógio comparador através de uma braçadeira com ajuste de diâmetro. Já o relógio comparador é um equipamento utilizado para a leitura de deslocamentos. No caso em estudo, sua utilização foi necessária no ensaio de flexão para a obtenção do deslocamento vertical no meio do vão da peça de madeira, que é a região em que o deslocamento vertical é máximo, para este esquema estático. A precisão deste equipamento pode ser de centésimo de milímetro, com erro estimado em ± 0,001 mm onde o modelo utilizado foi o Kyowa DT 20B digital. Por ser digital, esse equipamento foi ligado no aquisitor de dados cujo limite máximo de deslocamento foi de 20mm.

5.3.1.d) Medidor de Umidade

O medidor de umidade foi utilizado para identificar a umidade no momento do ensaio. Porém, anteriormente, a madeira permaneceu ao ar e o controle de umidade foi realizado por meio de verificações de diferenças de massas até atingir a umidade de próxima a 12%; lembrando que para umidade maior que 12% foi feito quanto necessário a correção dos valores das propriedades de acordo com a ABNT NBR 7190/97. A figura 37 mostra o medidor de umidade.

Figura 35– Medidor de Umidade. FONTE: Arquivo pessoal do autor.

5.3.1.e) Aquisitor de Dados (Sistema de Medição)

As deformações que ocorrem na peça são medidas pelo extensômetro, porém as leituras não saem em forma de gráficos, tabelas ou relatórios. É necessária a utilização de um conjunto de aparelhos de transforma a deformação sentida pelo extensômetro em informações reais, e para isso utilizamos o sistema de aquisição de dados. Os sistemas de medição ou aquisição de dados são ferramentas capazes de quantificar fenômenos da natureza. Existem sistemas para avaliação

de temperatura, de esforços, escoamento de fluidos, composições químicas, entre outras.

Na análise de tensões por extensometria, o sistema de medição é formado basicamente de sensores de deformação, o extensômetro de resistência variável, que converte deformação mecânica em variação da resistência elétrica. Estes extensômetros são montados em um circuito elétrico, a ponte de Wheatstone, que é capaz de realizar a medição de variação de resistências elétricas em seus braços do circuito. A ponte de Wheatstone pode ser montada de diversas formas (¼ de ponte, ½ ponte, ponte completa e ½ ponte diagonal) dependendo do número de extensômetro utilizados. O circuito é alimentado por uma corrente elétrica, através de uma fonte de energia. A variação da resistência elétrica do extensômetro, devido à deformação ocorrida na peça, provoca um desequilíbrio na ponte. Ocorre uma variação de tensão de saída da ponte, devido ao re-equilíbrio da ponte, que passa por um amplificador de voltagem, e é lido em uma placa de aquisição de dados.

Figura 36– Sistema de aquisição para extensômetro. FONTE: GRANTE (2004).

As informações coletadas pela placa, normalmente são tensão elétrica, e possuem a unidade de mV. Esses dados pode ser processados e transformados em uma grandeza especificada pelo usuário, como micro deformação, tensão, força,

dependendo do caso e visualizados através de uma interface gráfica (software de aquisição de dados).

Outros equipamentos podem ser acoplados no sistema de aquisição de dados, como por exemplo os transdutores de deslocamento (relógios comparadores) com intuito de fazer outros tipos de medições, no caso deslocamentos. A figura 38 representa um sistema de aquisição de dados para extensômetro.

A figura 40 mostra a interface gráfica utilizada.

Figura 37– Interface gráfica utilizada nos aquisitores. FONTE: Arquivo pessoal do autor.

5.3.1.f) Extensômetros Elétricos (Strain Gage)

O Strain Gage é um dispositivo resistivo em forma de película, aplicada sobre uma base isolante. Comumente chamado de gage, ele é aplicado com adesivo a um determinado ponto de investigação da peça ensaiada. O gage é formado de uma

parte isolante chamada de base, onde está depositado uma camada resistiva no formato desejado segundo uma determinada aplicação. As marcas inscritas na base do gage (Orientadores), servem para facilitar seu posicionamento na peça a ser ensaiada.

Figura 38– Vista superior de um Strain Gage Uniaxial. FONTE: HERTEZI (2012).

Um gage é formado de diversas linhas de grade ligados em série. Esta conexão é feita através das alças (loop ends), apresentado na figura 42. Os gages são disponíveis em vários formatos e tamanhos, sendo que a parte do gage que efetivamente mede as micro deformações é chamada de área ativa do gage. Esta área é formada pela largura ativa e comprimento ativo do gage. Verifica-se que as alças não fazem parte da área ativa, conforme figura 42.

Na verdade a área ativa do gage é uma porção bem pequena em relação à sua dimensão total. A dimensão total gage é determinado por sua base isolante.

Figura 39– Detalhes parciais da parte resistiva do gage e regiões definidas pela largura e comprimento do gage.

FONTE: HERTEZI (2012).

5.3.1.g) Aparato Ensaio de Flexão Estática

A ABNT NBR 7190 (1997) menciona que para o carregamento com carga concentrada deve-se utilizar um cutelo acoplado ao atuador, conforme figura 43.

Figura 40– Cutelo de aplicação de carga para o ensaio de flexão FONTE: ABNT NBR 7190 (1997).

Devido a limitações do equipamento de ensaio (prensa universal) foi desenvolvido um cutelo equivalente ao mencionado na ABNT NBR 7190 (1997), conforme figura 44. Nesse cutelo procurou-se encaixar a célula de carga para que os carregamentos fossem medidos e gravados no aquisitor de dados. A prensa universal também dispunha de um medidor de carga, no qual foi muito importante ao longo de todo ensaio pois podia-se ver os carregamentos apresentados pela célula de carga e também do medidor de carga da prensa universal. Com isso houve um cuidado em dobro com o carregamento no qual constatou-se uma grande convergência entre os carregamentos apresentados pela prensa universal e pela célula de carga, validando assim o ensaio em termos de carga.

Figura 41– Cutelo de aplicação de carga equivalente para o ensaio de flexão FONTE: Arquivo pessoal do autor.