Engenharia Mecânica

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Estudo de implantação de roda dessecante em processo de secagem de balas drageadas visando aumento de capacidade produtiva e redução do custo
(2016-02-04) Bortoli, Daniel; Lehn, Daniel Neutzling; http://lattes.cnpq.br/5454474578459492; Lehn, Daniel Neutzling; Konrad, Odorico; Cardoso, Manuela Gomes
O presente trabalho foi desenvolvido com ênfase nos fenômenos psicrométricos que tangem a troca de massa e energia do processo de drageamento de balas. O estudo foi desenvolvido em uma empresa do ramo alimentício do Vale do Taquari (RS), com objetivo de analisar o processo de drageamento de balas e projetar um conceito mais eficiente de secagem para o processo. O trabalho apresenta um novo conceito de preparação do ar de secagem utilizando um equipamento com roda dessecante. Desta forma busca-se melhorar o tempo de processo, qualidade dos produtos, eficiência energética da planta fabril e uma operação constante do processo, já que as variações de umidade e temperatura do ar ambiente são constantes. O referencial teórico abordou temas sobre secagem, psicrometria, rodas dessecantes e adsorção. O estudo foi baseado no atual equipamento de drageamento com sistema de desumidificação por refrigeração comparando o atual sistema com a implantação do equipamento com roda dessecante para avaliação de desempenho. Os resultados apresentados evidenciaram grande aplicabilidade do equipamento possibilitando aproximadamente 40% de redução no tempo de processo, e estes resultados estão de acordo com os objetivos propostos no tema deste trabalho, além de demonstrarem indícios positivos que podem resultar em ganhos expressivos para a empresa.
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Proposta de alteração do processo de produção do parafuso de roda mantendo as propriedades de montagem
(2016-02-04) Thomé, Éderson; Rosa, Guilherme Cortelini Da; http://lattes.cnpq.br/3922144658164302; Rosa, Guilherme Cortelini Da; Toso, Marcelo André; Izquierdo, Rafael Crespo
Atualmente as empresas sofrem pressões por parte de seus clientes, que buscam a redução de custos. Elas, por sua vez, buscam otimizar processos internos, para conseguir melhores resultados. Além disso, regulamentações governamentais obrigam as empresas a se adequarem, nas mais diferentes áreas, como, por exemplo, a NR-12, norma que rege questões relacionadas à segurança do trabalho. Frente a esse cenário, entre optar pela adequação de uma máquina, ou tirá-la de operação, deixando de fornecer um produto corrente a um cliente, busca-se entre os processos já existentes na empresa alguma forma alternativa de produzir o item e dar continuidade ao fornecimento. Primeiro, buscam-se maiores informações junto ao cliente, para viabilizar a alteração do item, e realizam-se ensaios com peças na condição atual para definir quais são os parâmetros de montagem a serem atendidos. Definidos esses requisitos, são produzidas amostras em diferentes condições, para serem testadas. Posteriormente, verifica-se qual é a nova condição que melhor se adequa aos parâmetros da peça atual. Além dos resultados encontrados atenderem aos parâmetros esperados, também é possível reduzir os custos de produção, em virtude do aumento da velocidade de produção das peças, em uma nova operação.
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Projeto de um forno à resistência elétrica para fundição de alumínio
(2017-01) Silva, Darlan Henrique Da; Meinhardt, Cristian Pohl; Hermany, Lober; http://lattes.cnpq.br/3119032715902940
O processo de fundição é hoje um dos processos mais utilizados na indústria, principalmente por ser um processo de fabricação com grande variabilidade, ou seja, é um processo que possibilita a fabricação de uma gama muito variada de peças, com geometrias complexas e dimensões extremamente variáveis, partindo de peças pequenas até a fabricação de peças extremamente grandes como partes de motores de navios, por exemplo. Deste modo, é de extrema importância que estudos sejam continuamente desenvolvidos para garantir uma boa qualidade dos diversos processos possíveis no meio da fundição. Nesta perspectiva, se desenvolveu o presente trabalho, que teve como principal objetivo a realização do projeto de um forno à resistência elétrica para fundição de alumínio, com o intuito de ser projetado e fabricado em uma universidade, desta maneira possibilitando a realização de práticas de fundição para uma compreensão otimizada por parte dos alunos de graduação. A metodologia proposta, baseia-se na aplicação das teorias de transferência de calor e massa para o dimensionamento dos elementos construtivos do forno, como também para a discussão dos resultados associados à presente pesquisa. Com a aplicação da metodologia proposta, foi possível alcançar os objetivos, e definir as dimensões dos principais elementos construtivos, como também determinar a quantidade de energia de aproximadamente 9,74 MJ, que é energia necessária para fundir o alumínio na capacidade máxima do cadinho que foi definido. Pôde-se também, determinar a potência total das resistências elétricas em 6000 W, que se fazem necessárias para transformar energia elétrica em energia térmica, que foi anteriormente definida. Também dimensionou-se a espessura do isolante térmico em 200mm, buscando uma baixa troca térmica, de maneira que se mantenha a temperatura interna necessária, e que a temperatura externa do forno seja a menor possível.
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Estudo da contaminação por água e sua influência no consumo de energia em um sistema de refrigeração por amônia
(2017-01) Pereira, Rodrigo Pereira; Lagemann, Carlos Henrique; http://lattes.cnpq.br/1300340165523742; Lagemann, Carlos Henrique; Rosa, Guilherme Cortelini Da; Hermany, Lober
Para conter a expansão do consumo de energia sem comprometer a qualidade de vida e desenvolvimento econômico são desenvolvidos projetos de eficiência energética, onde se procura produzir equipamentos com melhor rendimento e adequar os equipamentos já instalados com a aplicação de novos conceitos antes não levados em consideração. A eficiência energética consiste em obter o melhor desempenho com o menor gasto de energia, ela relaciona o efeito energético utilizado pelo consumo energético desprendido. As empresas de processamento de alimentos são constantemente desafiadas a reduzir o consumo de energia elétrica. Sabendo que os sistemas de refrigeração, utilizados para armazenamento, resfriamento e congelamento de produtos representam 70% do consumo de energia, esses recebem a maior atenção nos projetos de eficiência energética. Muitos dos sistemas de refrigeração das indústrias brasileiras são precários, além de gerarem riscos à segurança, seus projetos são desatualizados comprometendo a operação com processos manuais. Esta monografia apresenta os principais equipamentos que compõem o sistema de refrigeração por amônia. A revisão bibliográfica é baseada em importantes livros da área, para estudar a influência no consumo de energia elétrica causado pela contaminação de água. O estudo de caso, quantitativo e experimental foi realizado em um frigorifico de processamento de aves localizado no vale do taquari. No sistema em análise foi instalado um purificador de amônia (purgador de água) e analisado o coeficiente de eficácia do sistema de refrigeração antes e depois da instalação do equipamento. O desenvolvimento deste trabalho envolve a coleta de dados do sistema de refrigeração dia a dia e amostras de água periódicas, criando um banco de dados suficientes para analisar e comprovar a evolução dos indicadores de eficiência energética do sistema durante o processo de purga do contaminante. Os números após a instalação do purificador mostram a elevação da temperatura de evaporação em 2°C no sistema de baixa pressão, diminuição do trabalho dos compressores, acarretando na diminuição da pressão de condensação, aumento do coeficiente de eficácia do ciclo em 2,7% e uma redução no consumo de energia de 46,51 kWh por dia.
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Estudo experimental sobre a utilização de gordura animal como fluido de corte no processo de rosqueamento
(2017-01) Konzen, Daniel Carlos; Ethur, Eduardo Miranda; Rosa, Guilherme Cortelini Da; http://lattes.cnpq.br/3922144658164302; Rosa, Guilherme Cortelini Da; Toso, Marcelo André; Izquierdo, Rafael Crespo
Neste trabalho, avaliou-se e desmistificou-se o popular, e até então subjetivo, desempenho superior da gordura suína utilizada como fluido de corte no processo de rosqueamento interno de aços com macho ferramenta, em comparação ao fluido de corte sintético. Para avaliar a real utilização da gordura suína, foram realizadas entrevistas em dez empresas da área metalmecânica de diversas cidades do estado e constatou-se a atual utilização deste fluido de corte. Foram analisadas também as propriedades químicas mais relevantes à utilização, como pH, densidade, ponto de fulgor, corrosão e temperatura na qual deve ser aquecida para atingir a mesma viscosidade do fluido. A fim de avaliar o desempenho dos fluidos, foram mensurados os esforços de corte (força de avanço e torque) para três situações distintas (seco, gordura suína e fluido sintético) utilizando um dinamômetro acoplado a um Centro de Usinagem. A produtividade do macho ferramenta no uso prático, foi verificada utilizando uma rosqueadeira pneumática com braço articulado até a sua quebra, realizada a seco, com gordura suína e fluido sintético, em triplicata, permitindo a análise estatística dos resultados. Indústrias investem alto em desenvolvimento e marketing de novos produtos para se manterem no mercado, substituindo produtos padrões sem que os mesmos tenham um desempenho superior. Dessa forma, comprovou-se, ao final deste trabalho, a maior eficiência da gordura suína comparada à usinagem a seco e ao fluido de corte sintético, utilizado em larga escala industrial, e caracterizou-se o fluido em estudo para tal.
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Dimensionamento da viga principal de uma ponte rolante
(2017-01) Sordi, Giovani; Toso, Marcelo André; http://lattes.cnpq.br/5715567386313099
Pontes Rolantes são equipamentos utilizados no transporte e elevação de cargas, geralmente com altas capacidades e elevados ciclos de trabalho. Trata-se de uma estrutura, normalmente instalada dentro de edificações, sendo possível movimentar cargas, materiais, equipamentos entre outros, nas direções longitudinal, transversal e vertical. Este trabalho apresenta o projeto e dimensionamento da viga principal de uma ponte rolante univiga para aplicação na indústria metal-mecânica. O procedimento de cálculo estrutural é baseado na norma NBR 8400 e NBR 8800. A NBR 8400 estabelece os critérios mínimos para o dimensionamento de equipamentos para transporte e elevação de carga, e a NBR 8800 define os requisitos mínimos para o projeto de estruturas de aço. Após o dimensionamento e análise estrutural seleciona-se o perfil comercial W360x39 (fabricante Gerdau) para a viga principal da ponte rolante. Por fim, realiza-se uma análise de elementos finitos utilizando o software Autodesk Inventor, onde se observa que os níveis de tensão e deflexão estrutural são valores dentro dos limites estabelecidos pelos órgãos normativos.
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Determinação de parâmetros termodinâmicos para projetos de equipamentos de refrigeração para carrocerias frigoríficas
(2017-01) Schmitz, Maico Ismael; Lehn, Daniel Neutzling; http://lattes.cnpq.br/5454474578459492; Lehn, Daniel Neutzling; Hermany, Lober; Toso, Marcelo André
O transporte refrigerado de cargas sensíveis a temperatura exige o emprego de carrocerias frigoríficas isoladas equipadas com sistemas de refrigeração. As carrocerias frigoríficas são submetidas às mais diversas situações de transporte de calor, entre elas altas temperaturas externas e irradiação solar. Na manutenção da qualidade dos produtos transportados com temperatura estável, o correto dimensionamento do equipamento de geração de frio é imprescindível. A avaliação da carga térmica devido a penetração de calor durante o período de transporte se mostra fundamental para a seleção deste equipamento. Este trabalho objetiva comparar a carga térmica teórica para uma carroceria frigorífica de transporte de alimentos em condições críticas de operação, com a carga térmica verificada experimentalmente para a mesma condição. Nos testes experimentais foram obtidos registros de variações de temperaturas em diversos pontos da carroceria frigorífica ao longo do tempo, permitindo o cálculo da carga térmica a partir dos dados coletados, o que foi comparado com o cálculo teórico, empregando equações de transferência de calor. Os resultados obtidos indicam similaridade na ordem de grandeza das cargas térmicas determinadas teórica e experimentalmente, validando a aplicabilidade das equações de transporte de calor.
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Caracterização das propriedades mecânicas e magnéticas de um aço inoxidável AISI 304
(2017-02) Purper, Bernardo Vinícius; Barretos, Marcelo dos Santos; http://lattes.cnpq.br/7435324744426034; Barretos, Marcelo dos Santos; Souza, Ricson Rocha de; Birck, Gabriel
O aço inoxidável austenítico é uma matéria prima de uso frequente por diversas indústrias e consequentemente, de forma direta ou indireta, está inserida na rotina das pessoas. Sua utilização, nos mais diversos segmentos, pode ser justificada pela combinação vantajosa de suas propriedades mecânicas, particularmente, a resistência à corrosão e à oxidação, soldabilidade e a resistência mecânica à quente. O processo de laminação dos aços é uma das etapas do seu processo de produção, e nesta etapa pode-se originar a anisotropia. Este trabalho buscou analisar e caracterizar por meio de ensaios mecânicos e magnéticos a influência da anisotropia nas propriedades mecânicas e magnéticas de um aço inoxidável AISI 304. As amostras extraídas de uma mesma chapa de aço inoxidável com 2 milímetros de espessura, foram utilizadas para a preparação dos corpos de prova. Dois corpos de prova foram submetidos à análise microestrutural conforme norma ASTM E3, outros quinze corpos de prova, obtidos em sentidos de laminação diferentes, sendo cinco no sentido da laminação, cinco à 45º da laminação e outros cinco perpendiculares ao sentido de laminação, foram submetidos à ensaio de tração, segundo norma ASTM E8 / E8M. As medições de variação do campo magnético foram executadas em quinze corpos de prova, também extraídos seguindo o mesmo critério do ensaio de tração, porém, passando pelo processo de deformação à frio com diferentes ângulos de dobra. Com os testes realizados, foram obtidos valores de limite de escoamento e de resistência à tração, conforme o sentido de laminação do material. As medições de variações do campo magnético mostram que em três corpos de prova, para alguns ângulos de dobra, combinados a um sentido de laminação específico, há magnetização na região afetada pela deformação à frio.
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Estudo comparativo de aço-carbono microligado e aços-carbono ligados para fabricação de parafusos forjados a frio
(2017-02) Hassmann, Augusto; Souza, Ricson Rocha de; http://lattes.cnpq.br/5874817969883382
A elevada competitividade entre as indústrias do ramo automotivo tem acelerado a busca por soluções inovadoras na fabricação de componentes mecânicos. Assim, a necessidade por produtos de qualidade associado a um baixo custo de produção tem sido o foco principal de pesquisas e desenvolvimentos. É neste cenário que os aços microligados ganham importância, pois a sua utilização pode permitir a otimização de alguns processos produtivos, reduzindo custos e diminuindo impactos ambientais. Neste trabalho buscou-se testar a utilização do aço-carbono microligado ao vanádio 30MnVS6 no processo de forjamento a frio de parafusos milimétricos, visando obter valores de resistência mecânica equivalentes aos obtidos em aços-carbono ligados, sendo que estes, tipicamente, são submetidos aos processos de têmpera e revenimento. Desta forma, amostras de parafuso sextavado M16X2,0X55 foram fabricadas, conforme a norma ISO 4014. Além de amostras em aço-carbono microligado 30MnVS6, também foram produzidos parafusos em aço-carbono ligado PL22 e PL41. No que se refere à caracterização destes materiais, a composição química foi analisada pelo ensaio de espectrometria ótica. Já as propriedades mecânicas foram investigadas pelos ensaios de tração (resistência à tração, tração oblíqua, proof load, alongamento e estricção), dureza (dureza superficial, dureza de núcleo, carbonetação e descarbonetação), charpy (resistência ao impacto) e fadiga. Também foi utilizada a técnica de microscopia ótica para a análise microestrutural dos componentes fabricados. Como resultado do estudo, a utilização do aço-carbono microligado 30MnVS6 não foi viabilizada para produção a frio de parafusos milimétricos de alta classe de resistência mecânica, isto porque as amostras não atenderam plenamente todas as especificações da norma ISO 898-1:2013 para a classe de resistência mecânica 8.8. Em compensação, em alguns casos, pode possibilitar uma redução de etapas do processo de fabricação, em função da eliminação do tratamento térmico e, portanto, de seus insumos, com um menor custo de produção.
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Avaliação do comportamento do aço SAE 4140 submetido a ensaios mecânicos
(2017-10) Turatti, Ednildo; Toso, Marcelo André; Birck, Gabriel; http://lattes.cnpq.br/1627159672211929; Birck, Gabriel; Toso, Marcelo André
Falhas de componentes são recorrentes em diversas áreas da indústria, portanto, a correta caracterização do material empregado na fabricação de determinado produto é importante. As falhas por fadiga, que geralmente ocorrem em componentes com carregamento cíclico, são as mais comuns. Assim, com a realização correta do ensaio de fadiga pode-se determinar o limite de resistência à fadiga dos materiais, possibilitando a avaliação dos resultados antes da fabricação de um componente por um determinado material, evitando a quebra inesperada do componente. O objetivo do trabalho é avaliar o aço SAE 4140 por ensaios mecânicos de tração, dureza e impacto em corpos de prova em condições controladas em laboratório seguindo as especificações impostas por normas. Além de realizar o ensaio de fadiga axial em um componente, um parafuso utilizado na indústria automotiva. Os ensaios foram realizados nas dependências de uma indústria da região e no laboratório da Univates. E finalmente, os resultados foram discutidos e comparados com outras referências, concluindo que as propriedades estão próximas daquelas obtidas de outras fontes.
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Projeto de uma máquina de fluxo tangencial de fabricação simplificada
(2017-10) Garcia, Rafael Farias; Lagemann, Carlos Henrique; Hermany, Lober; http://lattes.cnpq.br/3119032715902940; Hermany, Lober; Souza, Ricson Rocha; Cortelini, Guilherme
Os avanços tecnológicos e o crescimento da cadeia produtiva brasileira geram uma demanda cada vez maior de energia para suprir as necessidades dos processos industriais. Este crescimento torna necessário um maior investimento em pesquisas para a otimização de processos produtivos, tornando-os autossustentáveis, com baixo custo e gerando menor consumo de energia primária possível. É neste sentido que a cogeração e a exergia atuam de uma forma efetiva no desenvolvimento do presente estudo, que tem como principal objetivo a realização de um projeto, sua execução e análise de uma máquina de fluxo tangencial de fabricação simplificada. Para tanto, foram adotadas teorias de máquinas de fluxo e mecânica dos fluidos. Para o dimensionamento dos elementos construtivos da máquina de fluxo, foi aplicada a equação do balanço de exergia, da primeira lei da termodinâmica, do princípio da conservação de massa, da quantidade de movimento linear e angular. O presente estudo é de natureza aplicada, de abordagem quantitativa, com caráter exploratório e descritivo, no qual possuem procedimentos técnicos experimentais e de estudo de caso. Utilizando a metodologia desenvolvida, foi possível atingir em todos os testes realizados o objetivo principal deste trabalho, que foi a geração de potência mecânica no eixo de 1000 W. Realizaram-se três testes com três pressões diferentes, nos quais em todas as condições propostas atingiram o objetivo, ou seja, a potência mecânica no eixo da máquina de fluxo tangencial foi de no mínimo 1022 W. Desta forma realizou-se um comparativo com o dimensionamento realizado inicialmente, apresentando uma eficiência de 18,63%, o que para este caso foi considerado satisfatório.
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Desenvolvimento de um trocador de calor desmontável para o resfriamento do mosto de cerveja artesanal
(2017-10) Gerhardt, Fernando Sidnei; Hermany, Lober; http://lattes.cnpq.br/3119032715902940
A fabricação de cerveja artesanal tem crescido largamente nos últimos anos no Brasil, e cada dia mais adeptos dão os seus primeiros passos nessa atividade em suas próprias residências. Apesar da existência de vários cursos na área, muitos dos cervejeiros caseiros acabam enfrentando dificuldades na hora de produzir os seus lotes por falta de conhecimentos técnicos aprofundados a respeito de alguns dos processos envolvidos. Essas dificuldades aparecem principalmente durante o resfriamento do mosto e a manutenção do equipamento responsável por essa etapa da produção. O objetivo principal deste trabalho é desenvolver um trocador de calor para resfriamento de mosto de cerveja artesanal que possa ser facilmente desmontado, de forma a permitir ao usuário realizar manutenções preventivas visando a prevenção de incrustações. Para o projeto térmico foram utilizados teoremas de transferência de calor. O presente estudo vale-se de abordagem quantitativa e de natureza aplicada. Seu caráter é exploratório. Os valores de temperatura, principalmente do mosto que sai do protótipo de trocador de calor construído durante o curso desse estudo, são discutidos, avaliando-se o uso de tal dispositivo com base na faixa de temperatura admissível (inferior a 35°C) para o mosto resfriado. Em função do caráter transiente do escoamento de fluido quente obteve-se, durante os experimentos, valores de temperatura de saída do mesmo entre 35,2°C e 32,2°C. O dispositivo também se mostrou fácil de desmontar, bastando soltar apenas três parafusos para separar o tubo helicoidal do casco.
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Estudo da influência da temperatura de pré- aquecimento nas propriedades mecânicas de um aço SAE 1045, soldado pelo processo MIG/MAG
(2017-10) Azzolini, Diego; Meinhardt, Cristian Pohl; http://lattes.cnpq.br/0350719223136213
Atualmente a soldagem dos aços de baixo e médio carbono está literalmente difundida nas indústrias do setor metal-mecânico. Para os aços classificados como médio carbono (0,3% a 0,6%), muitas vezes, é necessário realizar algum processo térmico antes ou após a soldagem para evitar defeitos, como no caso de trincas induzidas por microestruturas frágeis. Assim este trabalho apresenta a soldagem MIG/MAG do aço SAE 1045, utilizando o processo de pré-aquecimento antes da soldagem. Este se enquadra na faixa dos aços de médio carbono, conforme classificação da norma SAE, podendo possuir entre 0,43% a 0,50% de carbono no material. Na análise comparativa entre os processos, observou-se que o uso do pré-aquecimento influencia positivamente na penetração da solda. Tal como, a tenacidade e ductibilidade da junta soldada tiveram um sensível aumento, por ter ocorrido uma taxa de extração de calor menor, influenciando no aumento do tamanho de grão na ZTA. Para análise comparativa, foram realizados ensaios de tração, ensaios de impacto Charpy-V, ensaios de dobramento, microdureza, além do ensaio metalográfico com objetivo de analisar a influência do pré-aquecimento nas principais propriedades mecânicas e metalúrgicas de uma junta soldada do aço SAE 1045.
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Caracterização das propriedades mecânicas e metalúrgicas de uma junta de aço Astm A36 soldado pelo processo de arco submerso (SAW) com diferentes aportes térmicos
(2017-10) Allgayer, Alexandre André; Meinhardt, Cristian Pohl; http://lattes.cnpq.br/0350719223136213
A soldagem de materiais é utilizada em grande escala na indústria metalmecânica, sendo a maneira mais econômica para unir metais, sendo assim, desafia constantemente o setor industrial na busca por processos de fabricação que apresentem maior produtividade, com alta qualidade e custos reduzidos. Neste contexto, o processo de arco submerso (submerged arc welding - SAW) se destaca por sua alta produtividade e boa qualidade da junta soldada, sendo muito utilizado na soldagem de perfis estruturais. Dentre os aços estruturais existentes, um dos mais utilizados e conhecidos é o ASTM A36, que é classificado como um aço carbono de média resistência mecânica. Este aço é muito utilizado na confecção de perfis estruturais em diversos setores da indústria metalmecânica como na construção civil. A velocidade de soldagem é um dos principais parâmetros do processo de soldagem, que influencia diretamente na produtividade do processo, assim como nas propriedades mecânicas e metalúrgicas da junta soldada. A utilização de diferentes velocidades de soldagem geram diferentes aportes térmicos, que pode ser entendida como a quantidade de calor envolvido no momento da soldagem, ou seja, diferentes aportes térmicos, geram diferentes taxas de extração de calor da poça de fusão para o metal de base a ser soldado. Estas diferentes condições de extração de calor ou de resfriamento, poderão produzir distintas transformações microestruturais, e estas transformações podem ser prejudiciais às propriedades mecânicas, principalmente à tenacidade na zona afetada pelo calor (ZAC). O presente estudo tem por objetivo aprofundar o conhecimento sobre o efeito de diferentes velocidades de soldagem nas propriedades mecânicas e metalúrgicas de uma junta do aço ASTM A36 soldado pelo processo de SAW. A avaliação das propriedades mecânicas e metalúrgicas será definida através de ensaios de dobramento, tração da junta soldada, ensaios de Charpy-V e caracterizações microestruturais, além de perfis de microdureza.
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Dimensionamento de um transportador de correia para o transporte de britagem
(2017-10) Hickmann, Guilherme Scheffer; Birck, Gabriel; Rosa, Guilherme Cortelini Da; http://lattes.cnpq.br/3922144658164302
A necessidade de implementar esteiras deve-se ao fato que a mecanização do processo de transporte de peças ou matéria-prima aumenta a velocidade de movimentação de carga na empresa e diminui os custos com mão de obra. O estudo contribui no dimensionamento e avaliação de uma esteira transportadora de carga para o transporte de britagem. Por requisito de projeto a esteira tem 30m de comprimento horizontal e ângulo de inclinação de 15º. O dimensionamento analítico dos componentes da esteira seguiu a metodologia proposta por FAÇO. A validação da estrutura inicial foi através de cálculos estruturais, com o auxílio da ferramenta Ftool para a decomposição das forças e da ferramenta SolidWorks para a elaboração do projeto, levando em consideração as dimensões estabelecidas no dimensionamento analítico. As simulações foram realizadas na ferramenta de elementos finitos Ansys, onde a estrutura foi redesenhada em pontos e linhas. Na estrutura usou-se o perfil L de 1/4" de espessura e 4” de aba para as treliças e contraventamentos, e o perfil laminado W150x13 para as vigas de apoio do transportador de correia. Os perfis foram validados usando o cálculo de peso crítico para flambagem. Na simulação estática foram analisadas as tensões equivalentes de Von Mises, onde a tensão máxima presente na estrutura é de 28,4 MPa, estando muito abaixo da tensão de escoamento do material que é de 250 MPa. Com a análise modal foi possível observar os modos de vibração da estrutura e suas frequências naturais, a fim de evitar ressonância com o conjunto de acionamento da estrutura. Observou-se que a frequência de excitação da estrutura está entre a 17ª e 18ª frequência natural. Na análise transiente foi possível descobrir o ponto de maior deslocamento da estrutura, e observar a maior amplitude de vibração desse ponto, chegando ao valor de amplitude máxima de 1mm. O ponto da análise transiente foi usado para a análise harmônica, encontrando-se o valor de amplitude máxima de 4,25mm. Os resultados das análises transiente e harmônica estão muito abaixo do máximo permitido pela norma NBR 14762, que é de 120mm para este projeto. Como a estrutura se mostrou satisfatória em todas as análises, não foi necessária uma nova simulação estática conforme estava prevista na metodologia. Com os resultados obtidos verificou-se que a estrutura irá sustentar as cargas submetidas sobre ela.
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Otimização do sistema de refrigeração de um expositor comercial leve para cervejas
(2018-02-28) Baier, Henrique Ismael; Lagemann, Carlos Henrique; http://lattes.cnpq.br/1300340165523742; Hermany, Lober; Barretos, Marcelo dos Santos
É necessário que um sistema de refrigeração seja corretamente dimensionado para que o consumo de energia elétrica e sua capacidade de refrigeração sejam adequados. Os equipamentos de refrigeração representam uma grande parcela do consumo total de energia elétrica no Brasil. Diante da escassez dos recursos naturais, dos esforços do governo através de incentivos para buscar a diminuição do consumo de energia elétrica e da busca dos consumidores por produtos mais eficientes, o presente estudo propõe a otimização e o redimensionamento do sistema de um equipamento de refrigeração comercial leve para refrigeração de cervejas, junto a empresa Venax Eletrodomésticos. O produto tem por finalidade expor e refrigerar cervejas em locais como, bares, mercados e restaurantes. O objetivo principal deste trabalho é otimizar o sistema de refrigeração, através do aumento do seu coeficiente de desempenho (COP) e da capacidade de refrigeração para o mesmo, realizando o seu redimensionamento respeitando as restrições de custo apresentadas pela empresa. A avaliação da carga térmica de refrigeração indicou que a capacidade da unidade condensadora e do evaporador são suficientes. Nos testes foram obtidos os registros de temperatura e pressão em diversos pontos do sistema, permitindo a aplicação dos cálculos para definir o coeficiente de desempenho, capacidade de refrigeração e superaquecimento. Os resutados obtidos indicam uma melhora de 26% do coeficiente de operação e 10,69 % da capacidade de refrigeração do sistema de refrigeração, validando a metolodogia aplicada.
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Teoria construtal aplicada à otimização geométrica da disposição dos tubos de um trocador de calor com arranjo de tubos alternados
(2018-02-28) Helfenstein, Rodolfo Prediger; Hermany, Lober; http://lattes.cnpq.br/3119032715902940
No cotidiano, é possível deparar-se com situações que envolvam aplicações da transferência de calor desde residências até o ambiente de trabalho. Frequentemente, em processos industriais, faz-se necessária a utilização de trocadores de calor para realização de extração ou adição de calor em fluidos. Atualmente, existem diversos tipos e configurações destes equipamentos, sendo estes aplicados em situações apropriadas. A Teoria Construtal tem como objetivo melhorar as formas geométricas de algum sistema. Podendo-se citar a otimização de estruturas que visa um aumento de transferência de calor através de sua otimização geométrica. Este trabalho teve como principal objetivo a otimização geométrica da disposição dos tubos de um trocador de calor com arranjo de tubos alternados por meio da aplicação da Teoria Construtal. A solução numérica dos problemas propostos foi realizada empregando o software ANSYS Fluent, com a finalidade de aumentar a eficiência da transferência de calor dos tubos com os fluidos power-law. Avaliou-se a influência do número de Reynolds (Re) e do índice de comportamento do escoamento (n) sobre o passo longitudinal ótimo, variando Re de 75 a 1200 e n de 0,4 a 1. Os resultados obtidos, para um escoamento com Pr = 7, n = 0,6 e o Re variando de 75 a 1200, mostram que o aumento do Re influencia positivamente na transferência de calor, devido ao aumento do ∑Nu. Observa-se que para os casos nos quais o Re varia de 75 a 300, as distâncias longitudinais ótimas são de 1,95. E os casos com Re igual a 800 e 1200, apresentaram uma distância longitudinal ótima de 2,2. Já a variação do índice de comportamento do escoamento, de 0,4 a 1, em um escoamento com Pr = 7 e Re = 150 mostra que ocorre um aumento da transferência de calor em função do aumento do n. Os valores das distâncias longitudinais ótimas para os n de 0,4, 0,6 e 1 são de 1,95, e paro o n de 0,8 é de 1,8.
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Reaproveitamento da energia térmica dissipada no condensador de calor de um sistema de refrigeração
(2018-10-09) Fonseca, Felipe Heemann; Hermany, Lober; http://lattes.cnpq.br/3119032715902940
As câmaras frias são indispensáveis nos dias atuais para armazenamento de alimentos. Está importante área da engenharia, de máquinas térmicas, vem sendo aperfeiçoada de forma que as energias que são desperdiçadas em forma de calor para o ambiente possam ser reaproveitadas em outros processos. Atualmente é indispensável desassociar os benefícios desse reaproveitamento com as tecnologias de refrigeração e de armazenamento de energias. O objetivo principal deste trabalho é analisar o sistema de refrigeração da indústria Elebat, situada na cidade de Teutônia, e realizar o reaproveitamento da energia dissipada do condensador da câmara fria de congelados. Realizando o dimensionamento teórico do trocador de calor implementado no condensador, o condicionamento da água pré-aquecida e que seja capaz ser utilizado na caldeira. As temperaturas encontradas na saída do trocador casco e tubo mostraram-se satisfatórias, alcançando a temperatura de 37°C, considerando o caráter transiente do fluido quente (R-404a), onde a redução da temperatura foi de 75°C para 40°C na entrada do condensador. O trocador casco e tubo trouxe uma redução de 2% no consumo de combustível da caldeira, gerando uma economia de aproximadamente R$ 70.080,00 no período analisado.
Acesso Aberto
Desenvolvimento de um tubo compósito polimérico reforçado com fibra de carbono
(2018-10-09) Guth, Fredi; Barretos, Marcelo dos Santos; http://lattes.cnpq.br/7435324744426034
Um material compósito significa que dois ou mais materiais são combinados em uma escala macroscópica para formar um terceiro material útil. As fibras de carbono são o reforço predominante de alta resistência e alto módulo utilizado na fabricação de compósitos poliméricos de alto desempenho. O método de enrolamento filamentar é uma técnica utilizada para a fabricação de superfícies de revolução, como tubos cilíndricos. Os tubos de fibras reforçadas por polímeros produzidos em material compósito foram fabricados por enrolamento de filamentos seco, submetidos aos testes internos de pressão para avaliação de análises computacionais e testes hidrostáticos com os corpos de provas. Com o resultado do estudo, a utilização de tubos de compósito reforçados com fibras de carbono para aplicações com pressões até 12 kgf/cm2 foi validado, tanto análises analíticas, cujos resultados de tensão máxima atingiram 85 kgf/cm2, estruturais obteve-se 80,75 kgf/cm2 e para os testes hidrostáticos, 64,24 kgf/cm2, pois suportou pressões maiores, sendo que este possui menores espessuras de paredes e sua massa é muito menor que os demais tubos comerciais.
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Desenvolvimento de um algoritmo para solução das equações de navier-stokes em regime transiente e escoamentos incompressíveis
(2018-10-09) Benvenutti, Daniel Gustavo; Hermany, Lober; http://lattes.cnpq.br/3119032715902940
Até os anos de 1950, os engenheiros e cientistas estudavam os fenômenos da dinâmica dos fluidos através de métodos analíticos ou experimentais, porém, devido à complexidade das equações de Navier-Stokes, as quais modelam estes problemas, ou devido ao alto custo laboratorial envolvido em determinados experimentos, muitas vezes um problema específico não podia ser avaliado corretamente. Com o avanço das tecnologias computacionais, ocorreu a viabilização da utilização de métodos numéricos na solução de problemas de escoamento de fluidos, permitindo a análise detalhada destes fenômenos com grande precisão e em curtos períodos. Sendo assim, o presente trabalho tem como objetivo desenvolver um código numérico na linguagem FORTRAN 90, capaz de solucionar as equações de Navier-Stokes para escoamento de fluidos transientes, incompressíveis, bidimensionais e com baixo números de Reynolds. Para a discretização das equações governantes, foi utilizado o método dos volumes finitos, com malha estruturada e arranjo desencontrado. O problema de acoplamento pressão-velocidade e a não linearidade das equações governantes, foram tratados utilizando o algoritmo SIMPLE. Três estudos foram realizados com o objetivo de testar o código criado, comparando os resultados obtidos no presente trabalho, com os da literatura, verificando assim a acurácia do algoritmo e do método numérico utilizado.