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Publicação
Validação estática de molde para postes de telecomunicações mediante simulação reológica
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Esta dissertação apresenta o projeto ECOTELEPOLES que se enquadra na Agenda Mobilizadora para os Plásticos Sustentáveis e no Plano de Recuperação e Resiliência, visando valorizar resíduos plásticos pós-consumo através do desenvolvimento de postes de telecomunicações eco-sustentáveis de 9 metros de altura. Este trabalho apresenta a validação estática de um molde para postes compósitos, integrando simulação de enchimento e a análise estrutural por elementos finitos numa abordagem metodológica de escalonamento progressivo.
A investigação iniciou-se com desenvolvimento e ensaios de um molde protótipo (escala 1:10) para validação conceitual, identificando desafios operacionais e estabelecendo parâmetros críticos para a versão industrial. Utilizou-se o material SABIC PP COMPOUND G3230A como referência inicial, com baixo índice de fluidez, para validar o procedimento antes da transição para formulações recicladas com características reológicas mais desafiantes.
As simulações de enchimento demonstraram excelente correlação experimental, com diferenças inferiores a 2% nas pressões de enchimento a comparação dos valores reais obtidos nos ensaios realizados no molde protótipo. Para o molde à escala real, obtiveram-se pressões máximas de 32,49 MPa e tempos de enchimento de 1035 segundos, considerados adequados para produção industrial automatizada com capacidade de 300 kg/h.
A análise estrutural do molde, foi realizada em duas configurações. A versão inicial apresentou tensões de von Mises de 368 MPa na cavidade e 384 MPa no postiço, excedendo a tensão de cedência. A implementação de reforços estruturais através do aumento de espessuras e incorporação de chapas de reforço reduziu as tensões para 286 MPa e 304 MPa respetivamente, melhorias de 22% e 21%. O estudo de convergência de malha revelou singularidades de tensão matemáticas características de descontinuidades geométricas, justificando a seleção de malha intermédia que equilibra representatividade e eficiência computacional. Os resultados validam a viabilidade industrial do molde otimizado, com fatores de segurança adequados em 85% da estrutura.
This dissertation presents the ECOTELEPOLES project which is integrated within the Mobilizing Agenda for Sustainable Plastics and the Recovery and Resilience Plan, aiming to valorize post-consumer plastic waste through the development of 9-meter height eco-sustainable telecommunication poles. This work presents the static validation of a mold for composite poles, integrating filling simulation and finite element structural analysis through a progressive scaling methodological approach. The investigation began with the development and testing of a prototype mold (1:10 scale) for conceptual validation, finding operational challenges and proving critical parameters for the industrial version. SABIC PP COMPOUND G3230A with low melt flow index was used as first reference material to confirm the procedure before transitioning to recycled formulations with more challenging rheological characteristics. Filling simulations proved excellent experimental correlation, with differences below 2% in filling pressures. For the real-scale mold, maximum pressures of 32,49 MPa and filling times of 1035 seconds were obtained, considered suitable for automated industrial production with 300 kg/h capacity. Structural analysis of the mold was performed in two configurations. The first version presented von Mises stresses of 368 MPa in the cavity and 384 MPa in the core, exceeding the yield strength. Implementation of structural reinforcements through thickness increases and incorporation of reinforcement plates reduced stresses to 286 MPa and 304 MPa respectively, improvements of 22% and 21%. The mesh convergence study revealed mathematical stress singularities characteristic of geometric discontinuities, justifying the selection of intermediate mesh that balances representativeness and computational efficiency. Results confirm the industrial viability of the optimized mold, with adequate safety factors in 85% of the structure.
This dissertation presents the ECOTELEPOLES project which is integrated within the Mobilizing Agenda for Sustainable Plastics and the Recovery and Resilience Plan, aiming to valorize post-consumer plastic waste through the development of 9-meter height eco-sustainable telecommunication poles. This work presents the static validation of a mold for composite poles, integrating filling simulation and finite element structural analysis through a progressive scaling methodological approach. The investigation began with the development and testing of a prototype mold (1:10 scale) for conceptual validation, finding operational challenges and proving critical parameters for the industrial version. SABIC PP COMPOUND G3230A with low melt flow index was used as first reference material to confirm the procedure before transitioning to recycled formulations with more challenging rheological characteristics. Filling simulations proved excellent experimental correlation, with differences below 2% in filling pressures. For the real-scale mold, maximum pressures of 32,49 MPa and filling times of 1035 seconds were obtained, considered suitable for automated industrial production with 300 kg/h capacity. Structural analysis of the mold was performed in two configurations. The first version presented von Mises stresses of 368 MPa in the cavity and 384 MPa in the core, exceeding the yield strength. Implementation of structural reinforcements through thickness increases and incorporation of reinforcement plates reduced stresses to 286 MPa and 304 MPa respectively, improvements of 22% and 21%. The mesh convergence study revealed mathematical stress singularities characteristic of geometric discontinuities, justifying the selection of intermediate mesh that balances representativeness and computational efficiency. Results confirm the industrial viability of the optimized mold, with adequate safety factors in 85% of the structure.
Descrição
Palavras-chave
Molde Simulação de enchimento Análise estrutural Postes telecomunicações Plásticos