Mestrado Acadêmico em Engenharia Mecânica - PPGEM
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Navegando Mestrado Acadêmico em Engenharia Mecânica - PPGEM por Publicador "IFSP"
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- ItemProposta de sistema de controle para alocação de recursos multifuncionais e transporte (VGAs) tolerante a falha(IFSP, 25/08/2017) Kudo, Ricardo Hideki; Nakamoto, Francisco YastamiA competição entre as empresas pelo mercado consumidor global está cada vez mais seletiva devido a vários fatores como o curto ciclo de vida dos produtos, maior quantidade dos modelos do produto, menor custo de fabricação, rápida disponibilidade dos produtos no mercado e requisitos de qualidade integrados a políticas de preservação ambiental. Todos esses fatores contribuíram na evolução do sistema de controle dos Sistemas Produtivos (SP), tornando um sistema altamente flexível tanto em volume quanto na customização de produtos. Para o sistema de controle proposto neste trabalho, os dados de entrada são encaminhados pela área de planejamento de produção, que fornecem a programação (scheduling) a ser executada no chão de fábrica, e o problema ocorre quando uma determinada máquina-ferramenta entra no estado inoperante (falha), tornando indisponível este recurso e busca-se regenerar o sistema com o emprego das Máquinas-Ferramenta Multifuncionais (MFM), controle de vias e veículos transportadores. A proposta apresenta um sistema de controle de alocação de recursos com a capacidade de regenerar o SP assegurando a disponibilidade funcional dos recursos ao considerar o conceito de flexibilidade funcional das MFMs, associada à flexibilidade de rotas e mediante o emprego de Veiculos Guiados Automaticamente (VGAs) para a realocação de recursos em tempo real. A arquitetura de controle para a alocação de recursos é modelada utilizando Rede de Petri (RdP)
- ItemProposta de sistematização para a modelagem em redes de Petri de alto nível(IFSP, 08/01/2019) Mazzoni, Uanderson Rodrigues Costa; Nakamoto, Francisco YastamiOs avanços tecnológicos e o aumento da complexidade dos processos nas plantas industriais influenciado principalmente pelo crescente aumento de equipamentos inteligentes empregados nos processos de manufatura têm exigido cada vez mais a proposição de novas técnicas de modelagem dos Sistemas Flexíveis de Manufatura (SFM). As ferramentas derivadas de rede de Petri (RdP) se mostram eficientes para a modelagem e projeto de sistemas de controle para SFM. Neste contexto, RdP interpretadas permitem representar elementos físicos para realização do controle associado a alto poder de abstração, promovendo a modelagem efetiva do sistema de controle para SFM. Na classe de RdP interpretada, destaca-se a rede Enhanced Mark Flow Graph (E-MFG) que é caracterizada pela individualização das marcas. Desta forma, o objetivo do presente trabalho é apresentar uma proposta de sistemática para geração de modelos de controle para SFM utilizando uma metodologia consagrada de modelagem top-down para Sistemas Dinâmicos a Eventos Discretos, com o emprego dos diagramas da Unified Modeling Language (UML) para a geração do sistema de controle em E-MFG.
- ItemPropriedades de metalocarboxiftalocianinas imobilizadas em caulinita(IFSP, 01/03/2018) Hirano, Carlos Alberto Mitio; Calefi, Paulo SérgioAvaliar a funcionalização e as propriedades da caulinita sintética de uma metaloftalocianina (MPc) a partir da caulinita. As ftalocianinas são macrociclos aromáticos e possuem um extenso sistema planar conjugado de 18 elétrons p. Além destas características que as tornam de grande interesse, as ftalocianinas ainda podem acomodar cerca de 70 tipos de íons metálicos no centro do macrociclo, sendo chamadas de metaloftalocianinas. Que apresentam propriedades químicas e físicas únicas, resultando em uma gama de aplicações como, por exemplos fotocatálise, terapia fotodinâmica (TFD), óptica não linear e materiais semicondutores. A caulinita é uma matriz inorgânica muito empregada para obtenção de materiais híbridos por apresentar resistência térmica e química, e a possibilidade de promover a funcionalização para seguida imobilização de macromoléculas. Com o propósito de amenizar essas propriedades de agregação, com o objetivo de estudar a imobilização de carboxiftalocianinas em caulinita funcionalizada com tris (hidroximetil)aminometano (KaTRIS), obtendo um novo material híbrido. Os materiais obtidos foram caracterizados por espectroscopia de absorção na região do infravermelho (IV) e na região do ultravioleta e do visível (UVVis), análise térmica (TG/DTG), microscopia eletrônica de transmissão (MET)
- ItemProtótipo de dispositivo para calibração de gravímetros – modular (PDCG-M)(IFSP, 23/06/2018) Silva Neto, Silvestre da; Frajuca, CarlosO anúncio científico e êxito tecnológico da detecção das ondas gravitacionais (OG), confirmando a Teoria da Relatividade Geral (TRG), proposta por Albert Einstein, reforçou a perspectiva de cientistas e astrônomos em todo o mundo, pelo aperfeiçoamento dos detectores de OG e busca por detecções similares, e que possam contribuir com o esclarecimento da ação da energia escura, aceleração do ritmo de expansão do Universo e certamente novas descobertas. As duas principais técnicas de detecção de ondas gravitacionais são por interferometria a laser e por antena ressonante massiva , esta última teoricamente mais eficiente, pois possue a propriedade de ser multidirecional, ou seja, em qualquer direção que as ondas gravitacionais se propaguem, a antena é igualmente sensível. Dentre outros países, possuímos uma proposta brasileira, o detector de OG Mário Schenberg, que se encontra no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). O presente trabalho objetiva a proposição do desenvolvimento de um Protótipo de Dispositivo para Calibração de Gravímetros - Modular (PDCG-M), em escala reduzida, utilizando técnicas preditivas de análise vibracional e balanceamento dinâmico e termografia, uso de mancais por levitação LENZ e mancais magnéticos, em substituição aos rolamentos convencionais, que possibilite a modulação dos componentes e que seja capaz de girar a rotações próximas a 10.000 RPM (167 Hz), e com a evolução dos experimentos, possa girar a 96.000 RPM (1600 Hz) e produzir sinais gravitacionais em escala laboratorial conhecidos, e seja testado em câmara de vácuo, possibilitando a medição da velocidade de interação gravitacional por massa ressonante, possibilitando a calibração do sistema vibracional do detector Mário Schenberg e similares ao redor do mundo. Foram construídos um dispositivo de simulação de campo (DSC) e um protótipo físico modular reduzido (PDCG-M) mais estável, comprovou-se a eficiência das técnicas preditivas utilizadas como apoio, e o PDCG-M atingiu velocidade de 8112 RPM, alcançando o objetivo inicial da proposta do projeto
- ItemSimulação em elementos finitos da parte mecânica de um calibrador para detector interferométricos de ondas gravitacionais(IFSP, 2022-07-07) Prado, André Rogério Cardoso do; Frajuca, CarlosEste trabalho tem por objetivo a simulação em elementos finitos da parte mecânica de um calibrador para os detectores interferométricos a laser de ondas gravitacionais. Sendo o principal foco aumento do acoplamento entre o calibrador e o detector de ondas gravitacionais existentes. A parte mecânica da simulação foi realizada por meio do software de simulação SolidWorks Simulation versão 2019. Se avalia as t´técnicas de simulação de elementos finitos para obter a acuracidade dos dados do calibrador. O material Nióbio foi o escolhido para a confecção do calibrador, pois pesquisada a literatura este apresentou as melhores características para tal dispositivo. Neste estudo foi desenhado um arquétipo paramétrico no formato de quase diapasão para o calibrador. Realizou-se o procedimento sobre as características da discretizarão da ”malha”, na simulação da mecânica estrutural do tipo sólido. O m´método foi utilizado para prever as frequências modais do dispositivo tanto no formato do diapasão, quanto no desenho do conjunto montado do diapasão com sua suspensão, em um campo de frequências da ordem de 128 Hertz .
- ItemSíntese e caracterização de nanofibras poliméricas de Fluoreto de Polivinilideno (PVDF)(IFSP, 2021-12-15) Silva, José Augusto Souza Gomes da; Trindade, Neilo MarcosA eletrofiação foi reconhecida como umas das técnicas mais eficientes para a fabricação de nanofibras poliméricas. Vários polímeros foram eletrofiados com sucesso nos últimos anos, obtendo assim fibras ultrafinas e com diversas aplicações. Estudos dessas potenciais aplicações, especificamente na biomedicina, eletrônica, nanofiltros e em sensores vêm sendo realizados por diversos pesquisadores. Com a paralisação das atividades em laboratórios devida a pandemia do SARS-CoV-2, um dos objetivos deste trabalho foi concentrar esforços na realização da revisão bibliográfica da pesquisa e desenvolvimento das aplicações das nanofibras desenvolvidas por eletrofiação, estudando a síntese, caracterização, áreas de utilização, desempenho das fibras poliméricas eletrofiadas e os parâmetros que influenciam no processo. Baseado nessa literatura, foi executado em laboratório, num sistema homemade, todo processo para obtenção do material fibroso. As nanofibras foram eletrofiadas a partir de duas soluções poliméricas de Fluoreto de polivinilideno (PVDF) em pó dissolvido em dimetilformamida (DMF) e acetona. Neste trabalho foram preparadas duas soluções: A primeira (S1) continha 1800 mg de PVDF, 2,5 ml de acetona e 7,5 ml de DMF enquanto a segunda (S2) continha 1505 mg de PVDF, 2,5 ml de acetona e 7,5 ml de DMF. Para a caracterização físico-química do material depositado utilizou-se a espectroscopia Raman, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM) e difração de raios X (DRX). Os resultados do AFM mostraram que as fibras obtidas estão em escala nanométrica, fibras provenientes da S2 estão no intervalo entre 122 nm a 179 nm enquanto as fibras da S1 estão num intervalo entre 160 nm a 215 nm. Os resultados do MEV apresentaram nanofibras aleatoriamente distribuídas, porém bem formadas, longas e com pouca incidência de beads. Com a análise do EDS foi possível verificar que não houve um comportamento específico ou diferenciado no que diz respeito ao mapeamento da composição química elementar dos beads e das fibras uniformes. No DRX das nanofibras eletrofiadas foi possível visualizar picos característicos referentes a fase em 2 β = 22,19º (solução S1) e 2 = 22,26º (solução S2). Na espectroscopia Raman foi possível observar as bandas características referentes a fase β em 420,80 cm-1, 839,70 cm-1, 1280,72 cm-1 para as fibras oriundas da solução S1 e 425,16 cm-1, 9 841,10 cm-1, 1286,23 cm-1 para as fibras da solução S2. Na análise da espectroscopiano infravermelho, para as fibras oriundas da solução S1,foram identificadas as bandas 611,43 cm-1, 761,90 cm-1, 987,60 cm-1 referente a fase α; e as bandas em 442,60 cm-1, 509,21 cm-1, 840,95 cm-1 que são características da fase β. Para as fibrasobtidas a partir da solução S2 foram identificadas as bandas 613,14 cm-1, 761,9 cm-1 e 976 cm-1 para a fase ; e as bandas 447,48 cm-1, 509,20 cm-1 e 840,90 cm-1 para a fase β. As análises por DRX, Raman e FTIR confirmaram a presença da fase β, quesegundo a literatura é responsável pela piezoeletricidade dos materiais compostos por PVDF. Durante a caracterização preliminar da piezoeletricidade foram elaborados dispositivos a partir de laminado tipo FR4 e de poliamida, que mostraram um caminho a ser seguido e aprimorado para o desenvolvimento de um dispositivo que trabalhe com o efeito piezoelétrico direto. Os resultados alcançados revelaram a boa execução da técnica empregada na produção das fibras em escala nanométrica para fins de uso como material piezoelétrico
- ItemSoldagem por agitação e atrito de ligas de alumínio(IFSP, 2020-12-13) Medeiros , William Wagner; Goulart, Pedro RobertoA técnica de soldagem por agitação e atrito também conhecida como Friction Stir Welding (FSW), é uma das inovações mais importantes na área de soldagem desde que inventada na década de 1990, sendo, portanto, técnica relativamente nova. É um processo de soldagem que tem como base a utilização de uma ferramenta rotativa não consumível, cujo perfil apresenta um ressalto com um pino em seu centro. Rotacionando, a ferramenta é introduzida entre as faces das chapas a serem soldadas, posicionadas topo a topo, e o atrito do ressalto da ferramenta em contato com a superfície das mesmas, associado à penetração do pino no material, gera calor suficiente para permitir a mistura dos materiais, sem que haja fusão dos mesmos. Neste trabalho foi estudada a soldagem de chapas de alumínio puro 1200 e da liga 6063 pelo processo FSW. Para a realização da soldagem foi utilizado um centro de usinagem com comando numérico computadorizado (CNC) e uma ferramenta em aço para trabalho a quente com geometria e tratamento térmico específicos, adequados à aplicação. Foram realizados ensaios de soldagem variando-se a rotação, o avanço e a profundidade de penetração com o objetivo de selecionar parâmetros que resultem em juntas soldadas de qualidade. Inspeção visual, ensaio de tração, dureza e análise química das juntas soldadas foram realizados. Após análise dos resultados, foi constatado que utilizando-se os parâmetros: velocidade de rotação de 2000 RPM, avanço máximo de 30 mm/min e penetração do pino de 0,35 mm é possível produzir soldas isentas de defeitos.
- ItemSolução de aquisição de dados extensométricos de cargas cíclicas em múltiplos canais(IFSP, 2020-02-19) Tartaglia, Antônio Angelo de Souza; Toufen, Dennis LozanoEste trabalho apresenta uma solução de aquisição de dados multicanal, obtidos através de extensometria, para ensaios de tração/compressão, bem como ensaios com cargas cíclicas, ou seja, fadiga. A solução proposta, possibilita a reconfiguração para o aumento ou diminuição de canais de leitura e aquisição dos dados, de acordo com a necessidade específica do ensaio a ser realizado. Para os canais de aquisição de dados foram elaborados circuitos de leitura e captura compostos por extensômetros, quatro circuitos préamplificadores diferentes e software específico, com vistas a escalabilidade e geração de dados para posterior análise. Este projeto desenvolveu-se pela necessidade de aquisição de dados em ensaios para próteses de quadril instrumentalizadas com dezenas de canais de leitura com extensômetros resistivos e circuitos amplificadores para tratamento de sinal. Estes canais capturam as alterações sofridas pela peça durante o ensaio mecânico, com a finalidade de mapear o gradiente de deformação da peça durante tal ensaio. Com a atualização da norma NBR 7206, que determinou novos parâmetros para os requisitos de esforço a que as próteses de quadril devem ser submetidas, novos ensaios seriam necessários, uma vez que sua fabricação no país ainda segue os padrões da norma anterior. Devido a quantidade de canais de aquisição envolvidos neste projeto, quatro configurações de circuitos de pré-amplificação diferentes foram estudadas e são apresentadas, com o objetivo de determinar a melhor relação custo-benefício dentre elas. Para o teste da solução proposta e investigação do melhor pré-amplificador, foi desenvolvida uma bancada capaz de aplicar cargas cíclicas em corpos de prova plásticos normatizados confeccionados com o polímero PCL - poli(ε-caprolactona). Os resultados dos testes demonstram a capacidade da solução e guiam a escolha do sistema de pré-amplificadores mais adequado para a aplicação de acordo com as necessidades de resposta em frequência e sensibilidade a ruídos externos.
- ItemO uso do Scratch na metodologia da resolução de problemas : uma proposta para o ensino de algumas propriedades dos polígonos através de desafios(IFSP, 11/09/2017) Souza, Eder Carmo de; Baroni, Mariana Pelissari Monteiro AguiarOs avanços tecnológicos das últimas décadas estão provocando profundas mudanças na forma como o ser humano se relaciona com o mundo e com os seus pares. Observamos o redimensionamento do espaço e do tempo, com o rompimento de barreiras geográficas, imprimindo um acelerado ritmo de transformações em praticamente todo o globo terrestre, naquilo que muitos estudiosos vêm denominando como processo de globalização. A escola pública, importante conquista da sociedade moderna, configurando-se como uma das instituições imprescindíveis na efetivação da inclusão social, precisa rever suas práticas, muitas das quais datadas de uma configuração social ultrapassada, para promover cidadãos capazes de enfrentarem as demandas oriundas desse processo histórico. Nesse contexto, o presente trabalho investiga o emprego de recursos tecnológicos no ensino da matemática, por meio da metodologia de Resolução de Problemas. O panorama histórico e a forma como as recentes alterações dos meios de produção impulsionam a reorganização da sociedade justificam conceber o uso do computador como facilitador do processo de construção de conhecimento. O retrospecto da Resolução de Problemas aponta os direcionamentos que seguiu essa modalidade de ensino da matemática desde que foi elaborada e sistematizada por George Polya. O caminho adotado tomou por base considerações a respeito da finalidade da matemática como componente curricular, cuja formulação é a do ensino da matemática através da Resolução de Problemas. A questão norteadora objetiva elencar as contribuições e implicações dessa proposta pedagógica no ensino de algumas propriedades dos polígonos. Para tanto, elabora-se um roteiro de estudos, a partir de uma proposta de atividade em um ambiente de programação, denominada Desafios. Verifica-se, entre outros, a mediação como ação principal do educador, para um educando em processo de construção de conhecimento. Concluímos, entre outros, que, como proposta, os Desafios desenvolvem uma atitude matemática nos estudantes, ao criarem um ambiente de aprendizagem onde esses sintam-se encorajados a formularem hipóteses a partir de conhecimentos já elaborados, imprimindo estilos individuais e coletivos no processo investigativo de resolução de problemas instigantes