Desenvolvimento e análise do desempenho de atenuadores de fluxo pulsante compostos de borracha natural e sintética com variação do teor de enxofre como agente de cura

Abstract

RESUMO: Em sistemas de bombeamento industriais, bombas de deslocamento positivo geram um fluxo pulsante que provoca grandes oscilações de pressão, reduzindo a vida útil das instalações. Por causa desse problema, atenuadores de fluxo são utilizados para promover um escoamento mais contínuo, no qual os dispositivos do tipo em linha são compostos por borrachas cujo comportamento viscoelástico atenua o fluxo. No entanto, a literatura ainda carece de informações sobre o uso das composições das borrachas para aprimorar o desempenho desses atenuadores. O objetivo deste trabalho é avaliar a influência do teor de enxofre presente como agente de cura nos compostos de borracha no desempenho dos atenuadores de fluxo. Para isso, foram testados quatro tipos de compostos de borracha NR (natural) com SBR (Butadieno Estireno) com diferentes teores de enxofre (S): 0,5; 1,5; 3,0 e 4,5 phr (parts per hundred rubber). A influência dessas composições no módulo de elasticidade foi investigada por meio do ensaio de tração, enquanto o amortecimento foi por Análise Termo-Dinâmico-Mecânica (DMTA). Amostras foram caracterizadas por meio da Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR). O desempenho dos atenuadores foi avaliado em um circuito hidráulico com escoamento pulsante, coletando dados de pressão à jusante do atenuador e variação de volume por meio de uma câmera. A complacência foi estimada por meio de fórmulas da literatura. Nos testes de atenuação, os componentes com 1,5; 3,0 e 4,5 phr S tiveram resultados de atenuação de 27,06%, 9,70% e 1,61%, respectivamente. O atenuador de 0,5 phr S não suportou as cargas aplicadas devido à falta de propriedades elásticas. Logo, o atenuador composto de 1,5 phr S teve o melhor desempenho na atenuação, com um módulo de elasticidade (100% alongamento) 58% menor e amortecimento 109% maior do que o atenuador de 4,5 phr S. Relações significativas com o desempenho dos atenuadores foram estabelecidas com os outros ensaios realizados. Verificou-se que um alto amortecimento torna o material excessivamente viscoso, levando ao estouro do atenuador. A análise das equações de complacência revelou uma relação linear entre complacência e atenuação, mas com uma diferença acentuada em materiais mais viscosos.