Engenharia Mecânica

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Influência da variação do ângulo de saída da ferramenta no processo de usinagem de uma liga de alumínio sem lubri-refrigeração
(IFSP, 2022-12-14) Boura, Henrique Brandão; Oliveira, Wlademir Reginaldo de; Santiago, Luiz Fernando Frezzatti; Hansted, Felipe Augusto Santiago
O processo de torneamento é um dos processos de usinagem mais adotados no mundo, e consiste na obtenção de peças com o perfil de revolução. Atualmente a indústria busca alternativas mais econômicas e eficientes para maximizar a produção enquanto mantém um alto padrão de qualidade com menor gasto de recursos. O conhecimento acerca das características de usinabilidade de um determinado material permite que uma melhor estratégia de produção seja elaborada, aumentando assim a eficiência do processo para diversos materiais, como o alumínio. A geometria de uma ferramenta de corte impacta na qualidade do processo, e um desses componentes em particular está diretamente relacionado ao sistema de formação de cavacos–o ângulo de saída. O projeto aqui apresentado é um comparativo direto entre ferramentas de aço rápido cuja única diferença é o ângulo de saída, variando de 20º negativos até 20º positivos, em incrementos de 10º.Ao final desse experimento ficou comprovado que uma ferramenta de -20º apresenta melhor consumo de potência e menor acúmulo de aresta postiça ao passo que uma ferramenta de 0º consegue fornecer um melhor acabamento superficial.
Influência do ângulo de inclinação dos painéis fotovoltaicos na geração de energia elétrica
(IFSP, 2023-12-07) Vaz, Diego Rochel; Herrera, Cristhiano da Costa; Carvalho, Fabio de Oliveira; Varasquim, Francisco Mateus Faria de Almeida
A energia solar é uma forma de energia renovável que vem sendo utilizada atualmente, mas que ainda possui margem para melhorar a eficiência na transformação da energia solar em energia elétrica. Um dos parâmetros importantes na eficiência dos sistemas fotovoltaicos é o ângulo de inclinação de um painel solar. Este trabalho tem o objetivo de gerar uma análise observando a geração de energia elétrica em um painel solar nos ângulos de inclinação de 0°, 23,6° e 50°. Os ensaios foram realizados em novembro com auxílio de dois multímetros responsáveis por registrar variações de corrente e tensão conforme o módulo variava sua angulação, os resultados apresentados apontam que o ângulo de 50° e 23,6° são mais eficientes na geração de energia elétrica do que o ângulo de 0° para os horários ensaiados. Com a realização dos testes, outra constatação foi que as nuvens têm impacto significativo na quantidade de energia elétrica gerada pelo painel e o tipo de radiação que incide sobre a placa também apresenta efeitos sobre a geração de energia elétrica.
Manutenção preventiva em frota: controle e procedimentos para revisões em veículos do ciclo Otto
(IFSP, 2021-12-03) Fogaça, Marcus Vinicius Seabra; Herrera, Cristhiano da Costa; Cruz Junior, Eli Jorge da; Gianelli, Bruno Fernando
No cenário atual com a competividade entre as empresas, os conceitos de manutenção tendem a ser estudados e aplicados com a finalidade de utilizar de forma eficiente seus conceitos, uma vez que afetam diretamente os custos das empresas. No controle dos veículos da frota da empresa a gestão da manutenção preventiva é importante pois reduz os custos com as manutenções corretivas e diminui a quantidade de paradas inesperadas permitindo a disponibilidade integral da frota de veículos. Os veículos funcionando corretamente, contribuem com a preservação do meio ambiente, reduzindo a emissão de gases poluentes, como a emissão de monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (NOx), hidrocarbonetos (HC), óxidos de enxofre (SOx), material particulado (MP), entre outros... Esses gases em geral são gerados na combustão incompleta do combustível. Com os veículos revisados e regulados, a emissão desses gases é reduzida e permite a minimização do consumo de combustível. O presente trabalho, visa o desenvolvimento, estruturação e controle para uma gestão de manutenção preventiva, utilizando planilhas para controle, checklist de manutenção preventiva, e procedimentos bem definidos e estruturados.
Otimização dos parâmetros de usinagem de um “porta sonda” utilizando software CAM
(IFSP, 2021-12-01) Vaz, Gabriel Vinicius Assai; Cruz Junior, Eli Jorge da; Varasquim, Francisco Mateus Faria de Almeida; Manarelli, Flávio Henrique
Pesquisas acerca da otimização do processo de usinagem são realizadas frequentemente no meio acadêmico e industrial, pois, garantem a competitividade no mercado e incentivam a redução de custos em termos de produtividade. Sendo assim, este trabalho retrata uma abordagem de aperfeiçoamento durante a operação de fresamento de cavidade na fabricação de uma peça em uma empresa metal mecânica, propondo novos parâmetros de corte que visam reduzir o tempo de fabricação através da otimização dos parâmetros de usinagem por meio de simulações computacionais em software CAD/CAM apresentando novas condições de usinagem com base em uma matriz experimental baseada nas limitações da máquina ferramenta e processo da empresa. Os parâmetros de corte, principalmente a profundidade de corte e suas variações, influenciaram de forma a reduzir consideravelmente o tempo de usinagem durante o fresamento de cavidade, podendo economizar 46,8% de tempo para a operação.
Otimização de parâmetros para soldagem GTAW do aço inoxidável duplex UNS S32205
(IFSP, 2022-11-30) Bertoco Junior, Marcelo; Cruz Junior, Eli Jorge da; Varasquim, Francisco Mateus Faria de Almeida; Lemos, Gabriela Pereira
Os aços inoxidáveis duplex tem sido cada vez mais utilizados na indústria, devido as suas características que combinam boas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão. Esses aços apresentam uma estrutura bifásica, sendo 50% de ferrita e 50% de austenita. Desse modo, desenvolver técnicas e conhecer os melhores parâmetros para o processo de soldagem desses materiais é fundamental, para que o balanço de fases e as propriedades do material não sejam severamente prejudicados durante o processo. Este trabalho tem o objetivo de estudar o comportamento dos aços inoxidáveis duplex UNS S32205 quando soldados pelo processo GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) no que diz respeito a influência do processo nas microestruturas destes aços, com foco na otimização de parâmetros para avaliação do aporte térmico empregado, levando em consideração as variáveis de corrente, tensão, eficiência e velocidade de soldagem. Foram realizadas soldagens na condição autógena com aporte térmico variando entre 147,9J/mm e 369,75J/mm. Seguiu-se com a análise do metal base e dos cordões de solda mediante microscopia óptica (MO). Os resultados apresentaram a região do metal de solda com fração volumétrica de austenita variando entre 17% e 26,6%. Esse resultados e deve as variações das taxas de resfriamento, pois quando esta diminui, há maior formação de austenita. Na zona termicamente afetada (ZTA) mais próxima ao metal de solda, percebe-se a formação de uma faixa com maior percentual de ferrita. Isso acontece devido às temperaturas de pico atingida, durante a soldagem, em que a austenita se torna instável. Dessa maneira, a ferrita não se transforma em austenita, pois há um rápido resfriamento no processo de soldagem.
Otimização dos parâmetros de soldagem no processo GTAW de AISD UNS S32750
(IFSP, 2022-11-30) Tominaga, Daniel Kazuyoshi; Cruz Junior, Eli Jorge da; Varasquim, Francisco Mateus Faria de Almeida; Lemos, Gabriela Pereira
Os aços inoxidáveis super duplex (AISD) são caracterizados por uma microestrutura bifásica composta por proporções semelhantes de austenita e ferrita, que promovem excelente resistência mecânica e resistência à corrosão. Após submeter o AISD ao processo de soldagem, normalmente apresenta microestrutura desbalanceada, predominante ferrítica, que compromete suas propriedades mecânicas e estruturais. Para tanto, a otimização dos métodos de soldagem se fazem necessários de modo a garantir o balanço de fases e propriedades do material não sejam afetadas no processo. No presente trabalho foi analisado a caracterização das juntas soldadas com o processo GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) em chapas de aço inoxidável super duplex UNS S32750 com 1,5 mm de espessura, com objetivo em investigar o efeito do aporte térmico na microestrutura do metal de solda. Foram realizadas soldagens na condição autógena com variação do aporte térmico entre147,9J/mm e 369,8J/mm. Como gás de proteção utilizou-se argônio puro com vazão de 10 l/min. A caracterização microestrutural foi realizada através de microscopia ótica. Os resultados apresentaram a região do metal de solda com fração volumétrica deaustenita variando entre de 19,62% e 30,4%.Em relação à microestrutura da zona termicamente afetada (ZTA) do metal de solda, observou-se uma ferritização da mesma com pequena fração volumétrica de austenita nas regiões de contorno de grão. Não se identificou a presença de fases frágeis no material.
Projeto de uma mesa pantográfica para fins ergonômicos
(IFSP, 2022-11-28) Dalaneze, Cleber; Santiago, Luiz Fernando Frezzatti; Cruz Junior, Eli Jorge da; Oliveira, Wlademir Reginaldo de
Este trabalho visa o projeto de uma mesa elevatória pantográfica para carrinhos transportadores industriais com fins de minimização de riscos ergonômicos que possam ocorrer durante carga e descarga manual do carrinho. Através do uso de atuadores pneumáticos o equipamento atinge a altura de elevação necessária, que foi selecionada com critérios da Antropometria, além disso o mecanismo foi produzido conforme dimensionamento analítico e os principais resultados validados por métodos de elementos finitos, atendendo critérios e coeficientes de segurança dispostos na Norma Europeia EN 1570.
Projeto de uma unidade hidráulica para uma prensa de conformação de pastilhas de freio
(IFSP, 2021-12-02) Nascimento, Luiz Paulo; Herrera, Cristhiano da Costa; Santos, Rafael dos; Dias, Jefferson Aparecido
Este trabalho se refere ao projeto de uma unidade hidráulica para aplicação em uma prensa de conformação de pastilhas de freio. O objetivo é servir como um manual básico de dimensionamento de unidades hidráulicas para técnicos que possuem conhecimento básico em hidráulica industrial e seus componentes. Inicialmente foram abordados os princípios físicos que regem os componentes e sistemas hidráulicos, em seguida, uma descrição dos principais componentes hidráulicos e suas aplicações, configuração de um sistema para a aplicação apresentada, dimensionamento e seleção de componentes, comparação de orçamentos entre os principais fornecedores do mercado e a conclusão com consolidação e verificação das instruções baseadas na prática.
Projeto e construção de uma máquina CNC de pequeno porte
(IFSP, 2021-12-01) Cordeiro, Mário Vinícius da Silva; Oliveira, Wlademir Reginaldo de; Cruz Junior, Eli Jorge da; Gusmão, Leonardo Lima
Este trabalho se refere ao desenvolvimento e fabricação de uma máquina controlada por comando numérico computadorizado de pequeno porte, podendo ser convertida em uma impressora 3D, gravadora a laser ou fresadora, auxiliando na prototipagem de placas de circuito impresso ou na fabricação de componentes de próteses ortopédicas. Os componentes de software e hardwar e utilizados no projeto são o Universal G-Code Sender (UGS) e Arduino Uno, respectivamente. Ambos de código aberto e livre acesso. A estrutura mecânica é composta por componentes em MDFcom 15 mm de espessura e o conjunto de transmissão de potência é formado por fusos trapezoidais acionados por motores de passo modelo Nema 17. O mecanismo de deslizamento é composto por guias cilíndricas e rolamentos lineares. A linguagem de programação utilizada é o código G, a comunicação é feita por uma interface USB entre um computador pessoal e a máquina CNC, permitindo que os códigos inseridos pelo operador sejam compilados e as informações enviadas aos drivers de acionamento dos motores de passo, realizando a automação dos processos. Os testes foram feitos utilizando um módulo laser de 6W adaptado ao eixo árvore (z) e o projeto se mostrou viável para aplicações de impressão 3D e gravação a laser, podendo atingir precisão de décimos de milímetros à uma taxa de avanço de 300 mm/min.
Projeto e desenvolvimento de um dispositivo para automatização de uma tocha TIG
(IFSP, 2022-12-02) Laurenço, Henry Augusto; Varasquim, Francisco Mateus Faria de Almeida; Cruz Junior, Eli Jorge da; Hansted, Felipe Augusto Santiago
A automatização do processo de soldagem TIG (Tungsten Inert Gas) é de grande importância, não apenas pelos benefícios técnicos desse tipo de soldagem, mas também por possibilitar o estudo preciso das variáveis envolvidas no processo. No presente trabalho, foi desenvolvido um suporte mecânico que objetiva possibilitar a automatização de uma tocha de soldagem TIG, possibilitando também, a variação do ângulo de tocha. O projeto foi elaborado por meio de uma metodologia de desenvolvimento similar as encontradas na literatura, a fabricação dos componentes fez uso de impressão 3D e processos típicos de oficina. Após construído, o aparato foi experimentalmente testado, otimizado e validado, sendo o produto final, considerado exitoso.
Projeto e desenvolvimento de um guincho para acamados
(IFSP, 2023-12-12) Souza, Guilherme Caldas de; Oliveira, Wlademir Reginaldo de; Santiago, Luiz Fernando Frezzatti; Goulart, Pedro Roberto
Este trabalho desenvolve o projeto e propõe o desenvolvimento de um guincho acessível para facilitar a transferência de pessoas acamadas com limitações de mobilidade. Buscou-se criar uma solução de baixo custo que oferecesse segurança, praticidade e eficiência, visando melhorar a qualidade de vida desses indivíduos e de seus cuidadores, especialmente em locais com recursos limitados. A metodologia envolveu a concepção de um modelo simplificado utilizando materiais acessíveis e testes utilizando um softwarede confiabilidade para avaliar a funcionalidade e a segurança do guincho. Contextualizando os cálculos analíticos para aproximação de medidas e dados de resistência, seguida de uma confirmação dos resultados através do SolidWorks. Os resultados indicaram que o dispositivo desenvolvido apresentou uma aproximação nos dados quando comparados entre si (Analítico e Elementos Finitos). O guincho desenvolvido oferece uma alternativa acessível e funcional, podendo beneficiar comunidades com recursos limitados, melhorando a independência e a qualidade de vida dos envolvidos.
Proposta de aproveitamento energético de resíduos de poda urbana no município de Itapetininga-SP
(IFSP, 2023-12-06) Morais, Bruno Rogério Ferreira de; Santos, Rafael dos; Barros, João Lúcio; Hansted, Felipe Augusto Santiago
O Brasil é um dos principais produtores agrícolas e florestais do mundo e praticamente todos os resíduos gerados por estes, conhecidos por resíduos de biomassa, podem ser utilizados para produção de energia. O presente trabalho teve como objetivo geral propor o aproveitamento energético dos resíduos de poda urbana da cidade de Itapetininga-SP, e como específicos, estimar a quantidade do resíduo gerado no município, bem como analisar suas propriedades físico-químicas. As amostras utilizadas foram coletadas no local de descarte das podas da cidade, em uma pedreira da zona rural de Itapetininga. Os processamentos e ensaios foram feitos no Laboratório de materiais lignocelulósicos da UFSCar campus Sorocaba e no Laboratório de Fotocatálise Heterogênea do IFSP Campus Itapetininga. Para estimar o potencial energético dos resíduos foi calculada a área ocupada por estes pela ferramenta “Medir distância e área” do Google Earth e multiplicada por uma altura média baseada na pilha formada quando um caminhão descarrega sólidos e multiplicada pelo poder calorífico útil. Um levantamento sobre a geração de resíduos no perímetro urbano dos municípios baseados na literatura foi elaborado para ajudar na estimativa de Itapetininga. As amostras apresentaram diferentes teores de umidade. As análises imediata e de poder calorífico condizeram com os resultados da literatura, uma das amostras apresentou o teor de cinzas maior que os demais, sendo que um dos possíveis motivos para este valor pode estar relacionado ao maior teor de sujidades desta amostra. O potencial energético útil estimado foi entre 20,7 e 22,7 GJ, mas se levar em consideração a porcentagem média de galhos finos, o potencial diminui para entre 14,3 e 15,7 GJ. Aproveitando este potencial energético em uma conversão para energia elétrica (utilização para cogeração), considerando uma tarifa aproximada de R$0,90/kWh já inclusos impostos, seriam economizados R$ 3.750,30. Apesar de ser preciso planejamento da infraestrutura exigida para implementar o sistema de geração de energia por queima de resíduos de poda urbana, envolvendo escolha dos equipamentos, dimensionamento, análise de investimento e outras condições para mitigar os riscos envolvidos, é uma tendência global crescente que soluções ambientalmente sustentáveis sejam colocadas em prática pelo poder público, visto os danosos efeitos percebidos pela queima de combustíveis fósseis. Além disso, a gestão municipal pode se valer de uma grande vantagem que essa solução proporcionaria que é a redução desse tipo de passivo ambiental.
Simulação numérica pelo método de elementos finitos para estampagem incremental de pontos simples
(IFSP, 2022-12-01) Chiaroti, João Vinicius Carmanhan; Silva, Mário Luiz Nunes da; Goulart, Pedro Roberto; Hansted, Felipe Augusto Santiago
O presente trabalho configura-se no estudo do processo de conformação por estampagem incremental de ponto simples através da simulação numérica por elementos finitos, processo este que se mostra bastante adequado para a fabricação de pequenos lotes de peças e protótipos. Porém, por ser uma técnica ainda recente possui limites relacionados ao ferramental e à capabilidade a serem superados para se tornar mais presente no meio fabril. A simulação por elementos finitos foi realizada no software Forge 2008®, que permite considerar diversos parâmetros e testá-los sem os gastos operacionais de peças defeituosas e ferramental inadequado, e em boas situações atingir resultados bem próximos à realidade. O material escolhido foram chapas de Latão 70/30 com 1mm de espessura, por apresentar boa conformabilidade, ser de interesse da indústria e já haver pesquisas realizadas no próprio IFSP - Campus Itapetininga, o que permitiu a validação dos resultados. Resultados mais precisos que permitiram identificar o momento de falha do processo foram obtidos com o uso da ferramenta Damage, presente no software, também conhecida como técnica que elimina o elemento ao atingir valores pré-determinados de deformação ou tensão. Desta forma, atingiu-se resultados importantes para definição dos limites de estampabilidade do material e das variáveis do processo: velocidade de conformação, por exemplo. Alguns dos resultados obtidos foram: ponto de rompimento, tempo de processamento até o rompimento, ângulo de ruptura, elemento eliminado, deformação na chapa e tensão de escoamento. Ainda há oportunidades para aperfeiçoamento, como diminuir o tempo de processamento da operação e incluir variáveis pontuais que possibilitem resultados para diferentes análises.
Soldagem do aço inoxidável austenítico AISI 316L pelo processo Friction Stir Welding
(IFSP, 2023-12-07) Bueno, Marcelo Henrique Monen; Cruz Junior, Eli Jorge da; Varasquim, Francisco Mateus Faria de Almeida; Lemos, Gabriela Pereira
Utilizando do processo de solda por atrito foi estudado o resultado do cordão de solda obtido em chapas do aço inox AISI 316L. Para a realização do processo foi utilizado uma ferramenta de aço duro (carboneto de tungstênio) com pino cônico acoplada ao centro de usinagem de cinco eixos da marca Pinnacle AX450,as variáveis de avanço de penetração e de avanço linear foram fixadas em 5 mm/min e 30 mm/min respectivamente, já as velocidades de rotação utilizadas variaram de 800 rpma2000 rpm.Com os resultados obtidos foi possível entender o comportamento da microestrutura do metal ao longo do cordão de solda que apresentou um refinamento de grão bom no sentido do deslocamento da ferramenta, essa análise foi realizada através do estudo da metalografia dos corpos de prova. Além disso, verificou-seo desgaste acentuado das ferramentas utilizadas que evidenciaram que os parâmetros considerados não são ideais para a realização desse tipo de junção com as variáveis mencionadas, essa falha da ferramenta também mostrou que o formato do pino escolhido não influenciou positivamente do processo e que isso também foi um fator que influenciou nas falhas.
Um estudo teórico sobre o desempenho dos sensores de oxigênio de banda larga de motores de combustão interna ciclo Otto
(IFSP, 2021-11-30) Moreno, Vinícius Duarte Gonsalves Garcia; Cruz Junior, Eli Jorge da; Gianelli, Bruno Fernando; Santos, Rafael dos
Este trabalho aborda um estudo teórico a respeito do funcionamento dos sensores de oxigênio(sonda lambda) em motores de combustão interna ciclo Otto, tem por objetivo principal contribuir para a difusão do conhecimento científico dentro da comunidade automotiva. Através do estudo a respeito de sondas de oxigênio de banda larga, assim como sua comparação com seu modelo antecessor de banda estreita, este trabalho busca compreender a real influência deste sensor no que se refere a fatores como potência, torque e consumo de um motor. Para isso foram utiliza dos gráficos e tabelas provenientes de um estudo de caso, assim como entrevistas com profissional da área de injeção eletrônica, que através da experiência, foi capaz de agregar ainda mais fatores que apontam para um melhor desempenho relativo de motores equipados com sonda de banda larga.

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