Engenharia Mecânica

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Restrito
Adequação de equipamentos a NR-12 em uma serralheria
(2023-06) Santos, Eduardo Meolino Dos; Izquierdo, Rafael Crespo; http://lattes.cnpq.br/6632171988832435; Rosa, Guilherme Cortelini Da; Delwing, Eduardo Becker
Atualmente as empresas estão investindo constantemente na segurança e no bemestar dos seus colaboradores, a fim de oferecer um trabalho mais seguro para seus funcionários dentro dos seus processos produtivos. O presente trabalho tem o intuito de analisar e adequar uma máquina de corte e uma furadeira de bancada de uma empresa de pequeno porte, seguindo os critérios apresentados na norma regulamentadora NR-12. A metodologia proposta consiste em realizar uma análise de risco dos equipamentos antes das implementações de segurança por meio do cálculo do HRN, para, posteriormente, aplicar as adequações conforme os riscos identificados. Com base nos dados coletados, uma nova análise de acordo com as normas foi realizada. Por meio desses resultados, identificou-se uma redução considerável dos riscos presentes em cada equipamento. Também pode-se considerar que os valores globais envolvidos nessas adequações, podem ser considerados extremamente baixos considerando a complexidade que um acidente de trabalho poderia gerar.
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Análise comparativa do torneamento externo dos aços inoxidáveis AISI 304 e AISI 316
(2022-12) Zagonel, Mateus; Izquierdo, Rafael Crespo
Para melhorar a eficiência e produtividade do processo de usinagem, é necessário analisar o tipo de ferramenta e os parâmetros de usinagem. A otimização dos parâmetros aumenta a produtividade, a eficiência do processo e reduz custos. Este trabalho tem como objetivo analisar a combinação ótima de usinagem para os corpos de prova de aço AISI 304 e AISI 316, alterando os parâmetros de entrada. Dentre os aços selecionados, o AISI 316 mostrou uma pequena vantagem na textura da superfície usinada, obtendo o menor valor de rugosidade e o menor valor dentre os maiores valores encontrados. Além disso, obteve melhores resultados quanto ao desgaste de ferramenta, resultado que pode ter sido influenciado pela adição de molibdênio em sua composição química. Em geral, pode-se concluir que as medições de rugosidade média (Ra) efetuadas pelo rugosímetro obtiveram uma boa variabilidade.
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Análise da geometria de corte para otimizar a vida útil da ferramenta de corte scroll em folhas de flandres
(2021-06) Cargnelutti, Robson Rossato; Izquierdo, Rafael Crespo; http://lattes.cnpq.br/6632171988832435; Lagemann, Carlos Henrique; Espindola, Elias Samuel Cristo
A análise da geometria de corte é uma técnica que pode otimizar a vida útil da ferramenta de cisalhamento. Para o aprimoramento do processo de corte scroll em folhas de flandres foi utilizada a técnica de corte progressivo a partir de critérios técnicos que reduzem os esforços de corte, simetria de esforços, usinabilidade e paralelismo de mesa de alimentação. A partir desses critérios definiu-se que a técnica de punção pontiagudo atende a todos os requisitos propostos, sendo aplicadas em regime de operação duas inclinações para a técnica proposta, podendo assim avaliar a influência da inclinação no aumento da vida útil da ferramenta. Os resultados obtidos apontam para uma diminuição significativa no desgaste da ferramenta, aumentando sua produtividade em quatorze vezes, resultado obtido principalmente pela diminuição no material removido na afiação e pelo aumento no número de componentes produzidos entre afiações. Com a estabilização do processo de corte por cisalhamento foi possível eliminar a etapa de fresamento da afiação dos gumes de corte, diminuindo assim o custo de reparo da ferramenta em 92,4%, além da maior disponibilidade operacional do equipamento.
Restrito
Análise das causas e mecanismos associados à falha por fragilização por hidrogênio em fixadores de alta resistência mecânica
(2023-07) Richter, Ralf Richter; Izquierdo, Rafael Crespo; http://lattes.cnpq.br/6632171988832435; Rosa, Guilherme Cortelini Da; Hackenhaar, William
A exigência de reduzir os eventos associados à problemas de qualidade nos produtos, principalmente itens automotivos, aumentou de forma significativa na indústria ao longo dos anos, afim de evitar riscos envolvendo a segurança dos consumidores e custos com paradas de linha e recall. A falha por fragilização por hidrogênio é um dos eventos mais catastróficos em fixadores de alta resistência mecânica, tendo em vista que, sua ocorrência é a quebra retardada após o parafuso ter sido submetido ao esforço de tensão axial por um determinado período. O presente trabalho propõe um procedimento experimental para investigar quais são os processos e as propriedades mecânicas que são mais susceptíveis a falha por fragilização por hidrogênio em fixadores de alta resistência. Para isso, ensaios de aperto foram realizados para verificar o nível de fragilização do produto, assim como, análises mecânicas (dureza e resistência à tração) para verificar a sua relação com a falha. Segundo, já previsto pela literatura, uma parcela de fixadores com maior resistência mecânica combinados com o revestimento galvanizado devem romper devido a infiltração de hidrogênio no metal, após serem tensionados nos ensaios de aperto. Com base nos resultados, foi possível sugerir possíveis melhorias para o produto e para o processo de fabricação, evitando perdas em retrabalho ou descarte de produto não conforme, que geram custos de não qualidade. Portanto, para atender plenamente as expectativas do cliente em relação à performance e à qualidade dos elementos de fixação de alta resistência mecânica, algumas medidas, como, por exemplo, a alteração do projeto (mudança do revestimento de eletrodeposição de zinco para um revestimento organometálico), ou processos alternativos (adição de processo de tratamento térmico de “desidrogenização” para remoção do hidrogênio da superfície do metal) são fundamentais para minimizar ou eliminar os riscos de fragilização por hidrogênio.
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Análise numérica e analítica do cisalhamento viscoso de discos lisos para o cálculo do torque em dinamômetros hidráulicos
(2018-10-09) Wommer, Rodrigo Augusto; Izquierdo, Rafael Crespo; http://lattes.cnpq.br/6632171988832435
A queima de combustíveis fósseis está diretamente ligada aos grandes impactos socioambientais, o que exige ampliar o desenvolvimento de instrumentos capazes de aferir a potência entregue aos veículos, como, por exemplo, os dinamômetros. Nesse viés, o presente trabalho apresenta um estudo para o dimensionamento de um dinamômetro hidráulico, de fabricação simples e de baixo custo. Para tanto, é apresentado os princípios de funcionamento dos dinamômetros e o comportamento do fluido entre discos rotacionais, que absorve a energia entregue pelo motor, através do seu cisalhamento viscoso. Neste trabalho a simulação numérica foi implementada em três etapas distintas. A primeira se deu em regime laminar com duas diferentes condições de espessura da câmara do fluido, 7 mm e 0,1 mm. Em cada uma delas, realizou-se o cálculo numérico e analítico para 12 diferentes rotações, de 0,1 a 1,2 rpm. Na segunda etapa, foi implementado o modelo numérico em regime de escoamento turbulento. A implementação se deu em 11 diferentes rotações, de 1000 a 6500 rpm. Por fim, na terceira etapa, aplicou-se, computacionalmente, uma simulação para uma condição real de operação de um dinamômetro hidráulico com um disco rotor. Os resultados mostram que a metodologia proposta é adequada, visto que nas três etapas foi possível a validação do modelo. No entanto, houve uma restrição quanto a espessura da câmara na implementação no regime laminar.
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Dimensionamento do sistema de transmissão mecânica para o veículo BAJA Univates
(2019-11) Wienandts, Luis Felipe Radaelli; Izquierdo, Rafael Crespo; http://lattes.cnpq.br/6632171988832435
O projeto BAJA consiste em uma competição de engenharia criada com o propósito de estimular os estudantes a aplicar, na prática, os conceitos aprendidos em sala de aula, com o intuito de preparar os novos engenheiros para o mercado de trabalho. A fim de desenvolver uma nova transmissão para o veículo BAJA UNIVATES, o presente trabalho propõe o dimensionamento dos elementos internos presentes em uma caixa de redução, como, por exemplo, eixos, engrenagens, chavetas e mancais. Uma vez dimensionados tais elementos será realizado o modelamento em CAD e a simulação em CAE dos mesmos. As competições contam com diversas provas criadas com o intuito de levar o veículo a falha. Levando isso em consideração, este trabalho se faz presente para contribuir com o subsistema de powertrain, agregando conhecimento e bagagem ao projeto. Como resultado, obteve-se um sistema com redução total de 7,84/1 distribuído em dois pares de engrenagens de 20 e 56 dentes respectivamente, acopladas em três eixos com diâmetro de 30 mm utilizando chavetas de 10 mm x 8 mm, onde que os eixos se encontram mancalizados em rolamentos 6006. O estudo de elementos finitos não identificou nenhuma tensão superior ao limite de escoamento do material de fabricação dos eixos e das engrenagens, desta forma os elementos dimensionados devem suportar todas as cargas e solicitações a qual foram dimensionados.
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Dimensionamento dos componentes mecânicos para o acionamento de um misturador tipo horizontal de pás
(2020-06) Tudesco, Emanuel; Izquierdo, Rafael Crespo; http://lattes.cnpq.br/6632171988832435
O dimensionamento de eixos é um requisito essencial no projeto de qualquer tipo de máquina e equipamento. Este componente é muito utilizado para transferência de potência ou rotação, muitas vezes sendo exigido por grandes cargas de torque ou flexão. Apesar de serem amplamente utilizados em diferentes tipos de máquinas, os eixos muitas vezes não são dimensionados considerando os riscos inerentes a sua aplicação. O presente trabalho tem por objetivo dimensionar o eixo, as ponteiras, as chavetas e selecionar os rolamentos e mancais de rolamento para um misturador do tipo horizontal de pás. O dimensionamento do eixo e das ponteiras é baseado no método ASME (American Society of Mechanical Engineers), aplicando o subconjunto do caso geral para carregamentos constituídos de flexão alternada e torção constante, apresentados na norma B106.1M-1985. As chavetas são selecionadas utilizando as tabelas padronizadas de altura e largura e a teoria da energia de distorção para o cálculo do comprimento. Os mancais e rolamentos são selecionados por meio de tabelas fornecidas pelos fabricantes. Os componentes dimensionados neste trabalho foram montados no sistema e analisados por meio da teoria de Von Mises. Os resultados foram analisados através de simulação computacional, comparando as tensões atuantes nos componentes e as propriedades mecânicas dos materiais selecionados. As análises mostraram que os componentes dimensionados podem ser aplicados ao misturador em estudo, uma vez que as tensões de Von Mises atuantes no conjunto são inferiores à resistência ao escoamento dos materiais que compõem o sistema.
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Dimensionamento dos eixos de um misturador de borracha do tipo aberto de cilindros
(2023-06) Stein, Vando Luis; Izquierdo, Rafael Crespo; Barretos, Marcelo dos Santos; Diehl, Gabriel
Eixos são elementos presentes em praticamente todos os tipos de máquinas e equipamentos. Este componente tem como função principal promover a transmissão de potência ou torque através do movimento de rotação, e em muitos casos está sujeito aos grandes carregamentos gerados pela ação dos esforços de flexão e torção. Desta forma, o dimensionamento adequado dos eixos é essencial para que não ocorram falhas durante sua operação, que possam gerar riscos e prejuízos às organizações. O objetivo deste trabalho é dimensionar os eixos de um misturador de borracha do tipo aberto de cilindros, que é um equipamento sujeito a grandes esforços de torção e de flexão alternada, devido ao seu movimento de rotação. O dimensionamento baseia-se no método apresentado pela norma ANSI-ASME-B106.1M-1985, que contempla um subconjunto de caso geral, e aborda carregamento de flexão alternada e torção constante. Os esforços atuantes no eixo foram identificados através de procedimento experimental, que consistiu em instrumentar pontos preestabelecidos em um protótipo da máquina, permitindo conhecer as forças atuantes. De posse destes dados, procedeu-se o dimensionamento do eixo de acordo com a norma, considerando seis seções de interesse. Uma vez dimensionado, o eixo foi modelado em CAD e analisado através do método de elementos finitos, a fim de verificar a segurança e confiabilidade do dimensionamento realizado. Com resultados positivos, procedeu-se então a elaboração da proposta de uma nova geometria para o eixo em questão, com material de construção aço SAE 1045, e diâmetros adequados aos esforços impostos pelo equipamento em operação, considerando uma condição de vida infinita em fadiga, de modo que não venha a apresentar falhas durante seu funcionamento.
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Dimensionamento, aplicação e avaliação de um sistema de escapamento para um motor de combustão interna ciclo otto de quatros tempos
(2023) Gomes, Lucas Todeschini; Izquierdo, Rafael Crespo; http://lattes.cnpq.br/6632171988832435; Dulluis, Maria Madalena; Lago, Guilherme Leite
O presente trabalho aborda o dimensionamento e fabricação de um sistema de escape para um veículo off-road, visando otimizar potência e torque do motor de combustão interna ciclo Otto de quatro tempos. A metodologia proposta baseia-se no projeto de dimensionamento do coletor e de seus respectivos tubos de união, na confecção e na realização de ensaios experimentais, a fim de avaliar a performance do motor. Os resultados evidenciaram um incremento na potência e torque, validando a eficácia da metodologia empregada. A análise comparativa entre o sistema construído e o anterior revela ganhos sem alterações na injeção eletrônica. A pesquisa contribui para o entendimento e aprimoramento de sistemas de escape, evidenciando a viabilidade técnica e a efetividade do método proposto.
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Estruturas de tensegridade: aplicações, cálculo e fabricação de um protótipo
(2021-06) Neto, Waldo Luiz Costa; Izquierdo, Rafael Crespo; http://lattes.cnpq.br/6632171988832435
Tensegridade é um sistema formado por componentes rígidos e cabos submetidos à compressão e tração pura. Por meio da revisão bibliográfica, esta monografia apresentará desde os pioneiros no desenvolvimento deste sistema até estudos mais recentes, que abordam a sua aplicação na criação de robôs para exploração espacial e estruturas para satélites. O objetivo do trabalho é realizar o cálculo de uma estrutura de três barras pelo método de densidade de força e comparar os resultados com o comportamento de um modelo de simulação física e de um protótipo construído com as mesmas dimensões. O protótipo é dotado de molas de extensão que conectam os cabos aos nós, permitindo que a tensão no elemento possa ser inferida pela sua deformação. Os dados dos três modelos serão reunidos e será feita uma análise sobre as diferenças apresentadas. Espera‐se, também, contribuir para a difusão deste tema na língua portuguesa visto que a grande parte dos artigos e livros disponíveis estão na língua inglesa.
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Estudo da influência dos parâmetros de corte e da lubrirefrigeração no acabamento superficial e formação de cavacos na usinagem do aço inoxidável AISI 304
(2023-07) Diehl, Glausner Henrique; Izquierdo, Rafael Crespo; http://lattes.cnpq.br/6632171988832435; Rosa, Guilherme Cortelini Da; Hackenhaar, William
A usinagem dos aços inoxidáveis caracteriza-se por um processo que envolve uma série de particularidades que devem ser analisadas, como, por exemplo, a baixa condutividade térmica, o alto endurecimento por deformação e as temperaturas elevadas durante o corte. Tais características podem resultar em uma operação de usinagem com o surgimento de cavacos longos, a formação de aresta postiça de corte e o desgaste prematuro da ferramenta, afetando a qualidade dos produtos oriundos deste processo. No presente trabalho busca se investigar a melhor condição de usinagem em processos de torneamento do aço inoxidável da classe AISI 304, levando em consideração o grau de rugosidade, o tipo de refrigeração e a morfologia dos cavacos originados no processo. A metodologia utilizada para determinar a combinação ideal dos parâmetros de corte nesta aplicação de torneamento é baseada no projeto de experimentos Box Behnken Design (BBD). Na implementação desta técnica o corpo de prova 2 quando submetido a torneamento a seco, demonstrou a melhor superfície de rugosidade de Ra = 0,549 μm, com a combinação de Vc = 150 m/min, f = 0,15 mm/rot e Ap = 0,4 mm. O mesmo corpo de prova apresentou uma formação de cavaco helicoidal curta, ou seja, um perfil ideal para o processo, tornando este resultado satisfatório de maneira teórico experimental. Em contrapartida, a combinação ótima gerada pelo software Minitab ® foi determinada da seguinte maneira, Vc 150 m/min, f = 0,15 mm/rot e Ap = 0,33 mm, sendo esta ideal para o processo de torneamento quanto aos fatores de entrada, e ainda considerando a condição de lubri-refrigeração para o processo.
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Implantação do planejamento e controle da manutenção em uma empresa fabricante de embalagens metálicas
(2020-11) Zanini, Éder Aita; Izquierdo, Rafael Crespo; http://lattes.cnpq.br/6632171988832435
O Planejamento e Controle da Manutenção (PCM) é uma metodologia que tem auxiliado as empresas no gerenciamento de suas atividades de manutenção. Com a finalidade de organizar e melhorar o fluxo das atividades de manutenção de uma empresa fabricante de embalagens metálicas, este trabalho estabelece os recursos necessários para a implementação do PCM como modelo de gestão da empresa em estudo. A metodologia proposta neste trabalho consiste na definição dos recursos de manutenção, na catalogação dos ativos da área produtiva analisada e de seus planos de manutenção que norteiam as estratégias para o planejamento, programação e execução das manutenções. Além disso, através do abastecimento do banco de dados, avalia-se os índices de manutenção que possam orientar o setor a buscar evoluções no seu desempenho, através do aumento da disponibilidade dos ativos e da redução dos custos onerosos de manutenção. Os resultados obtidos com a implementação do PCM apontam mudanças significativas em relação ao fluxo das informações e controle dos dados, visto que as atividades geradas por meio de solicitações de serviço (SS) são realizadas conforme a criticidade do ativo e urgência da produção; os apontamentos de manutenção estão padronizados e sistematizados; e a aplicação dos indicadores de manutenção, como, por exemplo, backlog e custo de manutenção por faturamento possibilitam analisar, respectivamente, a disponibilidade da carteira de manutentores e os custos de manutenção quanto ao orçamento planejado.
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Implementação de um plano de manutenção e desenvolvimento de um sistema de gestão utilizando o planejamento e controle da manutenção em uma empresa de varejo
(2022-11) Coser, Ederson; Izquierdo, Rafael Crespo; http://lattes.cnpq.br/6632171988832435
No cenário atual, a competitividade e a globalização, juntamente com a expansão tecnológica, demandam cada vez mais a execução das tarefas de forma ordenada e programada. O constante crescimento do varejo no mercado brasileiro, exige agilidade e excelência visando satisfazer as exigências dos clientes. Diante disso as empresas deste ramo atuante necessitam de confiabilidade e eficiência, diminuindo a incidência de falhas e paradas dos equipamentos. Nesse sentido, a manutenção se destaca como elemento chave necessário para manter os dispositivos em pleno funcionamento, facilitando, assim, o gerenciamento e controle dos ativos. O presente trabalho propõe a aplicação da Análise de Modos e Efeitos de Falha (FMEA), a fim de possibilitar a implementação dos planos de manutenção preventiva e preditiva da manutenção, como também a aplicar estratégias do Planejamento e Controle da manutenção (PCM) como modelo de gestão, através do tagueamento e codificação dos equipamentos, e do desenvolvimento de uma sistemática para a geração de ordens de serviço dos equipamentos envolvidos no funcionamento dos sistemas de tecnologia da informação de uma empresa do varejo. Os resultados preliminares obtidos nos cinco meses de execução do presente estudo, otimizaram e estruturaram os processos referente a manutenção dos ativos, evidenciando a existência de muitas causas, como falhas por desgaste de componentes, que devem ser eliminadas por meio dos planos de manutenção, visando aumentar a confiabilidade e agilidade dos processos.
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Implementação do pilar de manutenção planejada da TPM em uma linha de produção de bebidas
(2021-06) Silva, Allan Giovani Da; Izquierdo, Rafael Crespo; http://lattes.cnpq.br/6632171988832435; Costa, Manfred; Souza, Ricson Rocha de
Com o crescimento da competitividade entre as organizações, a manutenção tem se transformado em um pilar estratégico, no qual diversas metodologias e ferramentas têm sido utilizadas para reduzir custos e aumentar a disponibilidade dos equipamentos, com objetivo de obter melhores resultados financeiros. Neste contexto, metodologias como a Manutenção Produtiva Total (TPM), Manutenção Centrada na Confiabilidade (MCC) e a Análise de modos e efeitos de falha (FMEA) têm sido utilizadas. O presente trabalho é um estudo de caso em que a integração destas metodologias ao pilar de manutenção planejada é realizada: a) utilizando ferramentas da MCC, mais especificamente a FMEA, onde é realizado o estudo de cada componente, direcionando para a estratégia de manutenção mais adequada; e b) aplicando os planos de manutenção desenvolvidos na etapa anterior, para desenvolver uma metodologia para a implementação do pilar de Manutenção Planejada da TPM. Utilizando-se destas ferramentas, pôde-se desenvolver os planos de manutenção para os subsistemas mais críticos e relevantes dos ativos, servindo como base para a sustentação do pilar de Manutenção Planejada da TPM. Com a aplicação do estudo e da metodologia apresentada, os resultados de disponibilidade da linha de produção, no primeiro trimestre deste ano, foram superiores aos do ano anterior, aumentando em 0,18 %.
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Projeto de uma garra para movimentação de toras de madeira de até 4 toneladas
(2020-07) Griesang, Gabriel Augusto; Izquierdo, Rafael Crespo; http://lattes.cnpq.br/6632171988832435
A madeira é uma matéria-prima essencial para a sobrevivência humana. Além da utilização como fonte de energia, é utilizada como matéria-prima para construção civil, fabricação de móveis, celulose e outras aplicações. Por se tratar de um material com grandes dimensões na sua fase bruta, um dos grandes desafios no processo de extração da madeira é a manipulação e transporte de toras com o uso de guindastes. Um dos dispositivos comumente acoplados aos guindastes são as garras mecânicas, as quais são constituídas de mecanismos, para a abertura síncrona das garras, e um cilindro hidráulico, devido às elevadas cargas atuantes e ao espaço confinado. O presente trabalho propõe o projeto de uma garra mecânica para a movimentação de toras considerando as seguintes etapas: determinar as geometrias e as dimensões dos componentes da garra considerando as necessidades funcionais, desenvolver os diagramas de corpo livre dos componentes, realizar os cálculos para determinar as forças ativas e reativas e a força necessária no atuador, selecionar um cilindro hidráulico e realizar estudos dos componentes utilizando uma metodologia FEA (análise de elementos finitos). Com o estudo, foi possível determinar uma geometria de cada componente que atenda estruturalmente as solicitações e apresentem um fator de segurança satisfatório.

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