Mestrado Acadêmico em Engenharia Mecânica - PPGEM

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Análise construtiva de Motor de Relutância Variável (MRV) aplicado em dispositivo de calibração de gravímetros
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2022-05-30) Sanchez, Eduardo; Frajuca, Carlos; Silva, Davinson Mariano; Toufen, Dennis Lozano; Fortes, Márcio Zamboti
Motores de Relutância Variável (MRV) apresentam vantagens para aplicações nas mais diversas áreas da indústria e equipamentos, devido a sua versatilidade, robustez, estabilidade e possibilidade de controle preciso de rotação, potência e torque. Levando-se em conta estas vantagens, decidiu-se analisar os aspectos construtivos deste tipo de motor para o protótipo em tela, que será utilizado em calibração de gravímetros, destinado à detecção de ondas gravitacionais através do efeito destas ondas em objetos em rotações ultra-altas, da ordem de 500.000 rpm. O dispositivo proposto requer um controle de erro de 1:10.000 rpm, o que será possível face às características de estabilidade do MRV. Devido à vibração permissível ser extremamente baixa, o sistema utiliza rolamentos magnéticos no rotor, com ímãs de neodímio interagindo com o eixo metálico, garantindo baixo atrito e vibração. Parte destes aspectos construtivos podem ser simulados usando Matlab/Simulink, permitindo uma perspectiva de desempenho do MRV no protótipo.
Análise da influência das variáveis térmicas de solidificação no comportamento elétrico e na microestrutura de ligas de cobre
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2020-12-18) Cipriano, Ariovaldo Merlin; Santos, Givanildo Alves dos
O objetivo deste trabalho é analisar se as variáveis térmicas de solidificação influenciam ou não no comportamento elétrico das ligas Cu-14Al-5Ni-5Fe, Latão alfabeta 58/42, Cu-8,5%Sn, obtidas após a solidificação do lingote para cada amostra. As ligas foram solidificadas em uma lingoteira de aço inoxidável AISI 304 montada em um dispositivo de resfriamento unidirecional ascendente. O ensaio de condutividade elétrica realizado pelo equipamento ponte de Wheatstone que mede a resistividade elétrica e com o medidor de condutividade obtém-se os valores em IACS conforme norma ASTM B193-02. A literatura especializada mostra que maiores taxas de resfriamento apresentam maiores valores de dureza, e microestrutura mais refinada. Como resultados, notou-se que a condutividade elétrica não foi influenciada pelo processo de solidificação, obtendo-se valores de IACS praticamente constantes para cada liga de cobre estudada, independentemente de microestrutura e de transição colunar-equiaxial na macroestrutura das ligas. Em termos individuais, em ordem crescente de condutividade elétrica, as ligas estudadas partem de Latão alfa-beta 58/42, Cu-14Al-5Ni-5Fe a Cu-8,5%Sn.
Análise de comportamento em fadiga de próteses de quadril fabricadas em liga de titânio revestida com hidroxiapatita
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2021-01-12) Souza, Caique Movio Pereira de; Silva Junior, Wilson Carlos da
Segundo o último censo demográfico divulgado em 2010 pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE, o Brasil tem 45,6 milhões de pessoas com necessidades especiais sendo que, dessas, três milhões e duzentas mil com problemas de locomoção. A necessidade de procedimentos cirúrgicos tem aumentado significativamente na medida em que a expectativa de vida da população tem crescido. De acordo com dados disponibilizados pelo Sistema Único de Saúde – SUS, houve um aumento de 24,2% nas cirurgias de artroplastia de quadril. A mudança na regulamentação da ANVISA referente a valores para a resistência à fadiga exigem novos testes nas próteses comercializadas. Essa modificação prevê o aumento de cinco milhões de ciclos (ABNT NBR 7206-4:2011) para dez milhões de ciclos (ABNT NBR 7206-4:2011) que as próteses devem suportar sem apresentar falhas. As próteses que serão comercializadas no mercado deverão passar pelos testes com os novos parâmetros. Este trabalho tem como objetivo realizar estudos sobre as condições de resistência à fadiga de próteses de quadril comercializadas e/ou fabricadas no Brasil com a liga Ti 6Al 4V, com revestimento. A liga de titânio Ti-6Al4V foi submetida à análise de macro e microestrutura para identificação do tamanho de grão, inclusões e microdureza no Laboratório de Fenômenos de Superfície (LFS) da USP. Após as análises, foram realizados ensaios de resistência à fadiga no laboratório de caracterização mecânica do campus do IFSP em São João da Boa Vista. A prótese utilizada é revestida com hidroxiapatita e tem dimensões de 250 mm x 120 mm e para os ensaios foi construído um aparato com cimento de secagem ultrarrápida e mergulhadas em solução fisiológica à 0,9% de NaCl, com temperatura média de 37ºC ± 1, para simular o líquido sinovial encontrado no corpo humano. Foram aplicadas cargas de compressão com variação senoidal entre -0,3KN até -3,0KN, com a razão de 0,1 em 10.087.914 de ciclos sem a constatação de falha, tais como trincas e não sofrendo deformações plásticas, somente elásticas.
Análise do comportamento elétrico de ligas de alumínio obtidas por solidificação unidirecional
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2020-12-18) Pimendis, Jorge Athanasios; Santos, Givanildo Alves dos
O objetivo deste trabalho é analisar se as variáveis térmicas de solidificação influenciam no comportamento elétrico de ligas de alumínio obtidas por solidificação unidirecional. Avaliar a diferença do comportamento mecânico e elétrico de produtos industrializados, em muitas vezes significa dar garantias de durabilidade e solidez, de utensilios domésticos a turbinas de avião, nas mais variadas aplicações de esforços e robustez de composição química de toda a sua vida útil. O comportamento elétrico, em particular a condutividade, é crucial para determinadas aplicações tecnológicas do alumínio e suas ligas. Neste caso específico de pesquisa, além da solidificação é considerado o nível de influência dos elementos de liga no comportamento elétrico das ligas Al-6%Zn, Al-3%Cu1%Li, Al-10%Si-2%Cu e Al-10%Si-5%Cu, com percentuais em massa. Os materiais aqui utilizados foram produzidos por solidificação unidirecional. O ensaio de condutividade normalizado, norma técnica ASTM B193 – 02 (2014), utilizado neste trabalho é adotado industrialmente. O método de comparação dos resultados com a tabela de resistividade dos materiais foi adotado para análise dos resultados. A adição de elementos de liga resultou em aumento da resistividade elétrica dos lingotes ensaiados, os resultados obtidos levam o alumínio para uma posição bem longe do cobre puro que é definido internacionalmente como sendo o material de 100% de condutividade elétrica. Notou-se que o controle da estrutura dentrítica, colunar ou equiaxial não influencia na condutividade e resistividade elétrica das ligas estudadas.
Análise do escoamento em um dispositivo de assistência ventricular
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 24/10/2018) Hernandes, Mariana Maria Aparecida Pinto; Bock, Eduardo Guy Perpétuo
Este trabalho apresenta a análise do escoamento de um Dispositivo de Assistência Ventricular (DAV) desenvolvido no Laboratório de Bioengenharia e Biomateriais (BIOENG) chamado Cardiac Assistant Recovery of Life (CARoL). Os DAVs são utilizados para o tratamento de pacientes com Insuficiência Cardíaca (IC), seja como ponte para o transplante ou como terapia de destino, o fluxo contínuo da bomba auxilia no bombeamento vital de sangue para o corpo. Visando a concepção e avaliação das medidas de segurança adotadas para evitar danos ao corpo do paciente implantado com DAV e o prolongamento da vida-útil deste, algumas etapas de ensaios são necessárias. A metodologia de análise do escoamento é dividida em: simulação numérica computacional do escoamento no interior da bomba, ensaio de desempenho hidrodinâmico, ensaio de velocimetria de imagens de partículas e ensaio da hemólise sanguínea (em ambiente virtual e in vitro). A análise do escoamento no interior da bomba CARoL ocorreu durante a sua fase de concepção e projeto mecânico, por meio da construção de um modelo tridimensional e da simulação numérica computacional no ambiente virtual do programa Ansys-CFX empregando o uso de modelagem de Transporte de Tensão de Cisalhamento com uma malha de 99 elementos/mm³. Os ensaios hidrodinâmicos foram realizados objetivando a determinação das curvas características em condições semelhantes ao corpo humano, pressão diferencial de 100 mmHg e fluxo de 5 L/min. O ensaio de PIV foi realizado em um protótipo em acrílico, visando a análise visual das regiões de turbulência da bomba. Com estes parâmetros, foi realizada a análise da hemólise em ambiente virtual utilizando a parametrização da equação de Carreau-Yasuda, com condições de contorno do limite do rompimento mecânico das hemácias de 200 Pa com exposição de 0,4 s a 0,6 s. Os ensaios de hemólise in vitro objetivando determinar a taxa de Hemoglobina Livre (HL) no sangue foram realizados nos laboratórios do Instituto de Ciências Biomédicas (ICB) da Universidade de São Paulo (USP), utilizando dois procedimentos: Harboe e reagente Tetrametilbenzedina (Tmb). Os ensaios de escoamento no interior da bomba CARoL permitiram a definição da geometria e configurações das aletas com resultados satisfatórios para a aplicação, reduzindo inúmeros protótipos e ensaios. Com as curvas características, foi possível estabelecer a rotação nominal da bomba para manutenção do fluxo sanguíneo nas condições fisiológicas a 2100 rpm. O resultado dos ensaios de hemólise do DAV em ambiente virtual foi satisfatório, apresentando o resultado de tensão cisalhante de 130 Pa com o tempo de exposição variando de 0,1 s a 100 s. Os resultados de HL no plasma foram considerados satisfatórios, apresentando valores nos procedimentos Harboe e TMB, de 35 mg/dl e 30 mg/dl, respectivamente, sendo condizente com os resultados obtidos em ambiente virtual com erro menor que 5% na estimação numérica. Futuros trabalhos devem aprimorar a técnica de PIV para análise de outras possíveis variáveis danosas ao sangue como áreas de estagnação e recirculação, propensas à formação de trombos
Análise dos parâmetros da soldagem por atrito rotativo coaxial entre o cobre eletrolítico e a liga CuCrZr para garantir condutividade elétrica
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 03/07/2018) Sabor, Wagner de Campos; Nakamoto, Francisco Yastami
A união de materiais similares e dissimilares realizadas por soldagem por atrito rotativo ou Friction Rotary Welding (FRW) é muito utilizada na indústria, principalmente na indústria automobilística para a fabricação de peças com geometrias complexas ou compostas de materiais dissimilares, em que os processos tradicionais de soldagem por fusão não são possíveis ou não recomendados devido às restrições das condições de contorno que envolvem propriedades do material e/ou processo. Esta pesquisa visa obter a correlação dos parâmetros de soldagem FRW entre o cobre eletrolítico e a liga CuCrZr, mantendo a qualidade da condutividade elétrica na região da solda. A soldagem dos corpos de prova foi realizada em um equipamento adaptado para realizar o processo, ou seja, foi realizado o retrofit de um torno mecânico convencional, com a adaptação de reforços estruturais, sistema hidráulico, sistema de controle eletrônico de rotação, sensores e software dedicado. Após uma extensa pesquisa experimental, os melhores parâmetros para a obtenção de soldas de boa qualidade foram determinados. O presente trabalho contribuirá para o processo de fabricação de terminais e hastes para transformadores e eletrodos para soldagem por resistência, dentre outras aplicações. Os corpos de prova foram submetidos a ensaios de tração, dureza e microdureza Vickers, inspeções metalográficas, micrográficas e macrográficas, ensaios não destrutivos e ensaios de condutividade elétrica, que comprovam a eficiência das soldas, boa resistência mecânica e melhora na condutividade elétrica
Análise Microestrutural da Liga Cu-Sn-Pb-Zn e correlação com variáveis térmicas de solidificação
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2022-03-25) Marturano, José Luis Mantovani; Santos, Givanildo Alves dos
O objetivo neste trabalho é analisar as influências das variáveis térmicas de solidificação na microestrutura e dureza da liga Cu-Sn-Pb-Zn obtida após a solidificação do lingote. A solidificação da liga se deu através de extração de calor direcionada em uma lingoteira de aço inoxidável AISI 304 montada em um dispositivo de resfriamento unidirecional ascendente. As microestruturas foram analisadas através de microscopia ótica (MO). As variáveis térmicas de solidificação, tais como velocidade de deslocamento da isoterma liquidus (VL), taxa de resfriamento (T) e gradiente térmico (GL) foram avaliadas em função da distância da superfície de extração de calor. As durezas foram medidas em função das posições dos termopares do lingote com as variáveis térmicas de solidificação. Com os resultados obtidos, conclui-se que que os valores da velocidade de deslocamento da isoterma liquidus (VL), da taxa de resfriamento (T), do gradiente térmico (GL) são maiores para as posições mais próximas da superfície de troca de calor, conforme a literatura abundante. As amostras no sentido longitudinal apresentaram estrutura bruta de fusão com dendritas colunares (próximos a base de refrigeração) apresentando variação considerável na dureza (HV) e no sentido transversal e distante da base um aumento na presença de intermetálicos de chumbo apresentaram estrutura bruta de fusão com dendritas equiaxiais, com ligeira variação de dureza (HV) de aproximadamente 10 porcento, da liga considerada.
Análise por simulação de rotores de materiais conjugados para baterias eletromecânicas
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 03/03/2018) Coppedé, Daniel ; Frajuca, Carlos
O trabalho apresenta um estudo voltado a um tipo específico de roda de inércia, conhecida como Flywheel, capaz de acumular energia cinética quando em movimento. Foram realizadas análises computacionais sobre a geometria e a proporção de materiais conjugados para o rotor. Estas rodas são utilizadas em baterias eletromecânicas que detém uma maior vida útil se comparada com outros tipos de bateria comercialmente conhecidas. Este estudo visa à análise de uma roda de inércia girando a uma velocidade de rotação de até 150.000 rpm, assim concentrando maior quantidade de energia e reduzindo dimensões e custos de material. Para tanto, neste trabalho foram criados e simulados, pelo Método de Elementos Finitos, vários tipos de geometrias de rodas de inércia, com a intenção de verificar o comportamento das tensões de resistência mecânica do material na sua elevada velocidade de rotação. Com estes dados escolheu se a geometria e o material que juntos obtiveram o melhor desempenho para o desenvolvimento de uma roda de inércia de baixo custo e elevado rendimento, com resultados obtidos de rotações acima dos 170.000 rpm
Aspectos de duas demonstrações do pequeno teorema de FERMAT
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) , 04/10/2017) Espírito Santo, Marcelo Alexandre Torres do ; Carvalho, Henrique Marins de
Esta dissertação é parte dos requisitos para obtenção do título de mestre no programa PROFMAT (Mestrado Profissional em Matemática em Rede Nacional) realizado no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (Campus São Paulo). Em consonância com a proposta deste referido programa que prima por uma matemática acadêmica rebuscada, que eleve o nível do professor da educação básica para que o mesmo possa levar novas propostas enriquecedoras para a sala de aula e agregar ao currículo básico, o presente trabalho uniu um resultado fundamental da teoria dos números, o Pequeno Teorema de Fermat, em sua apresentação formal a uma versão alternativa do mesmo, encontrada na análise combinatória devida a Julius Petersen, que pode ser representada de forma lúdica por colares em uma turma de educação básica, estabelecendo, assim, relações entre a matemática acadêmica e a da sala de aula da educação básica. Para tanto, a literatura listada nas referências bibliográficas buscou esboçar o que chamamos de matemática através de suas provas, teoremas, corolários, axiomas e seus aspectos filosóficos, sem esgotar o tema por motivos, por exemplo, da matemática ser uma construção milenar, mas que permitiu ao menos estruturar a importância dos objetos estudados. Assim, o trabalho versa primeiramente sobre os aspectos filosóficos e estruturais de provas e demonstrações em geral, em seguida aborda a demonstração do Pequeno Teorema de Fermat sob um ponto de vista formal e histórico e, finalmente, é apresentada uma atividade lúdica, utilizando artesanato com miçangas que pretende unir a matemática sofisticada superior do Pequeno Teorema de Fermat à matemática elementar do ensino médio fundamentada apenas no princípio fundamental da contagem
Avaliação de diferentes tipos de madeiras para a fabricação de corpos de guitarra elétrica
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2020-02-28) Zampini, Francisco De Felice; Frajuca, Carlos
O estudo tem foco no comportamento sonoro de diferentes madeiras para a fabricação de corpos de guitarra elétrica. Neste estudo foi verificado o estado da arte, através de pesquisa em artigos e dissertações a respeito do tema, e realizados testes de comportamento sonoro de corpos de madeira de diferentes espécies. Foram escolhidos quatro tipos de madeiras diferentes, dentre as espécies encontradas no Brasil, com densidades distintas, além do composto de madeira conhecido por MDF. Foram construídos corpos de provas simples, simulando corpos de guitarra elétrica, onde foi afixado um braço de guitarra. Foi realizada a montagem de cordas com a afinação de duas notas da Gama Temperada, e o som, produzido ao tanger essas cordas, analisado através de um programa específico de análise de som, o Raven Lite. A análise comparativa entre os espectros sonoros produzidos pela vibração de cada uma das cordas em cada um dos distintos corpos permite verificar se há diferenças relevantes na quantidade e frequência dos harmônicos e intensidades sonoras encontradas. Observou-se, nesse experimento, que a madeira do corpo tem realmente certa influência no timbre da guitarra elétrica, mas, em níveis de intensidade baixos. Não podemos afirmar, portanto, que a madeira, para o instrumento de corpo sólido, está influenciando de forma significativa a percepção do timbre do instrumento pelo ouvinte, embora algumas pessoas de audição mais sensível possam notar alguma diferença.
Cálculo fracionário aplicado as equações horárias do movimento e outras aplicações
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) , 2017) Boni, Maurício Di Tota Montanari; Santos, Flávia Milo dos
Este trabalho trata do cálculo fracionário, ou seja, o cálculo que considera valores não necessariamente inteiros para a ordem das derivadas e integrais. Apesar de existirem relatos do cálculo fracionário desde o final do século XVII, este ganhou mais destaque a partir do século XX. Discute-se nesse trabalho a solução de problemas clássicos normalmente descritos pelo cálculo de ordem inteira como o problema da tautócrona, o sistema de Lotka-Volterra, o decaimento radioativo através do cálculo fracionário. Além disso, uma aplicação do cálculo fracionário às equações horárias do movimento é feita utilizando as definições de RiemannLiouville e Caputo
Caracterização microestrutural de corpos de provas de liga ti-6al-4v fabricados por manufatura aditiva pelo processo de fusão de feixe de elétrons
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2022-04-25) Silva, Gabriela Sena da; Silva Junior, Wilson Carlos da
O desenvolvimento de dispositivos para fixação óssea é de suma importância para inovações na área ortopédica e odontológica, sendo que, com o aumento da perspectiva de vida, há uma maior demanda para cirurgias dessas especialidades. O objetivo deste trabalho é a caracterização microestrutural de próteses obtidas por manufatura aditiva da liga Ti-6Al-4V, fabricadas pela técnica denominada fusão de feixe de elétrons em leito de pó (Powder bed fusion Electron beam - PFB-EB), onde o feixe de elétrons faz a fusão das partículas. Esse método de manufatura é realizado a partir de um desenho tridimensional, o que possibilita a fabricação de próteses personalizadas para o paciente e com estruturas geométricas complexas, que não são obtidas com facilidade pelas manufaturas convencionais como fundição, forjamento e usinagem, por exemplo. A caracterização das microestruturas foi baseada na análise por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com elétrons retroespalhados, e microscopia ótica, na qual se obteve uma microestrutura α-Widmanstatten na matriz beta e com grãos colunares e na análise de difração de raios X (DRX), onde as fases α e β foram encontradas na matéria-prima, ao passo que apenas fase α foi caracterizada nos corpos de prova manufaturado, foi obtido o tamaho médio do cristalito e a microdeformação. Também foram estudadas as especificações das partículas de pó utilizadas como matéria-prima por meio do MEV, que apresentaram como resultado uma morfologia esférica. Discutiram-se a geometria e o tamanho dessas partículas com o resultado de ensaio de peneiramento e como ocorre a fusão no processo PBF-EB, de acordo com os parâmetros do processo. Em adição, foi conduzida a caracterização dos corpos de prova trabeculada, que foi obtida pelo processo PBF-EB, que é utilizado para manufaturar próteses, resultando em contribuições importantes para futuros estudos e aplicações, sendo que o projeto contou com a parceria da Ortosintese Indústria e Comércio, que disponibilizou as amostras da matéria prima e corpo de provas e do IPEN, Escola Politécnica de São Paulo e SENAI que auxiliaram na infraestrutura para as análises.
Controle inteligente embarcado para dispositivos de assistência ventricular
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2020-02-17) Santos, Bruno Jesus dos; Bock, Eduardo Guy Perpétuo
Este projeto consiste na concepção de estratégias para implementação de uma Técnica de Controle Automático (TCA) para Dispositivos de Assistência Ventricular (DAVs) em um sistema embarcado, com características de um sistema inteligente pela integração do processamento de dados em tempo real, arquitetura reconfigurável e com protocolos de comunicação baseado nos conceitos da Saúde 4.0. Os DAVs são utilizados para o tratamento de pacientes com Insuficiência Cardíaca (IC), seja como ponte para o transplante, recuperação ou como terapia de destino. Os principais componentes de um DAV são bomba de sangue rotatória, um controlador e baterias. O controlador é um equipamento que implementa as técnicas de controle para melhorar a eficiência e qualidade da assistência prestada pelo DAV. A Técnica de Controle Automático (TCA) aqui adotada envolve um sistema que ajuste a rotação da bomba de forma harmoniosa com os sistemas fisiológicos, sem o uso de sensores, e que considere o estado clínico e o nível de atividade física do paciente. Três camadas compõem a TCA: (i) controle Proporcional-Integral da velocidade de rotação do motor do DAV; (ii) controle de fluxo baseado em parâmetros fisiológicos estimados; e (iii) controle automático da velocidade de rotação do motor do DAV por lógica fuzzy. A TCA foi testada inicialmente em computador e sistemas de aquisição de dados, mas com esta estrutura não se tem a portabilidade do controlador, por isso, neste trabalho, como proposta de controle inteligente e reconfigurável em tempo real, a TCA foi embarcada e otimizada. O resultado da migração da 1ª Camada da TCA apresentou estabilidade no controle e aquisição de dados do atuador. O resultado da migração da 2ª Camada da TCA apresentou valores de estimação com erro médio 2,6 ± 0,7 % (ƿ=0,94; α=0,05) para o fluxo, 0,34 ± 0,1 % (ƿ=0,8; α=0,05) para o diferencial de pressão e 0,72 ± 0,7 % (ƿ=0,91; α=0,05) para a frequência cardíaca. O resultado da migração da 3ª Camada da TCA apresentou valores semelhantes entre o controle da lógica fuzzy rodando em PC e sistema embarcado. No ensaio in vitro do controle rotação de um protótipo de DAV acoplado a um simulador cardíaco, o valor ajustado de rotação do motor do DAV foi conservado mesmo com variação da resistência de bombeamento causado pelo sistema fisiológico, e no modo de controle automático da rotação do motor do DAV, ele acompanhou a demanda de assistência necessária, seja na evolução da IC, aumentando a assistência, ou na recuperação da função sistólica, diminuindo a assistência do DAV.
Controle inteligente embarcado para dispositivos de assistência ventricular
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2020-02-17) Santos, Bruno Jesus do; Bock , Eduardo Guy Perpétuo; Leão, Tarcisio Fernandes; Bock, Eduardo Guy Perpétuo; Toufen, Dennis Lozano; Miyagi, Paulo Eigi
Este projeto consiste na concepção de estratégias para implementação de uma Técnica de Controle Automático (TCA) para Dispositivos de Assistência Ventricular (DAVs) em um sistema embarcado, com características de um sistema inteligente pela integração do processamento de dados em tempo real, arquitetura reconfigurável e com protocolos de comunicação baseado nos conceitos da Saúde 4.0. Os DAVs são utilizados para o tratamento de pacientes com Insuficiência Cardíaca (IC), seja como ponte para o transplante, recuperação ou como terapia de destino. Os principais componentes de um DAV são bomba de sangue rotatória, um controlador e baterias. O controlador é um equipamento que implementa as técnicas de controle para melhorar a eficiência e qualidade da assistência prestada pelo DAV. A Técnica de Controle Automático (TCA) aqui adotada envolve um sistema que ajuste a rotação da bomba de forma harmoniosa com os sistemas fisiológicos, sem o uso de sensores, e que considere o estado clínico e o nível de atividade física do paciente. Três camadas compõem a TCA: (i) controle Proporcional-Integral da velocidade de rotação do motor do DAV; (ii) controle de fluxo baseado em parâmetros fisiológicos estimados; e (iii) controle automático da velocidade de rotação do motor do DAV por lógica fuzzy. A TCA foi testada inicialmente em computador e sistemas de aquisição de dados, mas com esta estrutura não se tem a portabilidade do controlador, por isso, neste trabalho, como proposta de controle inteligente e reconfigurável em tempo real, a TCA foi embarcada e otimizada. O resultado da migração da 1ª Camada da TCA apresentou estabilidade no controle e aquisição de dados do atuador. O resultado da migração da 2ª Camada da TCA apresentou valores de estimação com erro médio 2,6 ± 0,7 % (ƿ=0,94; α=0,05) para o fluxo, 0,34 ± 0,1 % (ƿ=0,8; α=0,05) para o diferencial de pressão e 0,72 ± 0,7 % (ƿ=0,91; α=0,05) para a frequência cardíaca. O resultado da migração da 3ª Camada da TCA apresentou valores semelhantes entre o controle da lógica fuzzy rodando em PC e sistema embarcado. No ensaio in vitro do controle rotação de um protótipo de DAV acoplado a um simulador cardíaco, o valor ajustado de rotação do motor do DAV foi conservado mesmo com variação da resistência de bombeamento causado pelo sistema fisiológico, e no modo de controle automático da rotação do motor do DAV, ele acompanhou a demanda de assistência necessária, seja na evolução da IC, aumentando a assistência, ou na recuperação da função sistólica, diminuindo a assistência do DAV.
Correlação entre as variáveis térmicas de solidificação, microestrutura, microdureza e dureza da Liga Bronze-Alumínioníquel CUAL10NI5FE5
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) , 27/11/2017) Santos, Vinicius Torres dos; Santos, Givanildo Alves dos
O objetivo deste trabalho é obter correlações entre a microestrutura, microdureza, dureza e fração volumétrica de fase a da liga CuAl10Ni5Fe5 (%p) em função das variáveis térmicas de solidificação. Estas variáveis são responsáveis pela formação das fases presentes no Bronze Alumínio Níquel, as quais interferem diretamente nas propriedades mecânicas do material. A liga CuAl10Ni5Fe5 foi solidificada em um dispositivo com sistema ascendente de fluxo de calor, sob condições não estacionárias. O calor foi extraído direcionalmente por intermédio de uma base de aço ABNT 1020 refrigerado a água. No que diz respeito à análise da microestrutura, utiliza-se microscopia óptica permitindo a verificação dos aspectos da estrutura bruta de fusão e a fração volumétrica de fase na microestrutura, bem como a utilização do Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) para caracterização microestrutural das fases e dos intermetálicos. As variáveis térmicas de solidificação geram resultados referentes à velocidade de deslocamento da isoterma liquidus e da taxa de resfriamento. As propriedades mecânicas são avaliadas por meio do ensaio de dureza e microdureza em toda extensão longitudinal da peça solidificada, em que apresenta a formação das fases decorrentes das condições de solidificação impostas pelo sistema metal/molde. A fração volumétrica de fase a, microdureza, dureza e microestrutura são correlacionadas com as variáveis térmicas de solidificação enfatizando a importância das taxas de resfriamento na solidificação do Bronze Alumínio Níquel CuAl10Ni5Fe5. Os resultados desse trabalho demonstram que, as taxas de resfriamento maiores aumentam os resultados de dureza e as frações volumétricas de fase a, porém, os resultados de microdureza aumentam com a utilização de taxas de resfriamento menores
Correlação entre variáveis térmicas de solidificação, microestrutura e dureza da liga alpaca 2 c/ pb
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) , 2021-12-17) Mattos, Márcio Valério Rodrigues de; Santos, Givanildo Alves dos
O objetivo deste trabalho é analisar a influência das variáveis térmicas de solidificação na microestrutura e dureza da liga Alpaca 2 c/ Pb obtida após a solidificação do lingote. A liga foi solidificada em uma lingoteira de aço inoxidável AISI 304 montada em um dispositivo de resfriamento unidirecional ascendente. O calor foi extraído direcionalmente através de refrigeração por água na chapa base fabricada em grafite. As microestruturas foram analisadas através de microscopia óptica (MO). As variáveis térmicas de solidificação velocidade de deslocamento da isoterma liquidus (VL), taxa de resfriamento (TR) e gradiente térmico (GL) foram avaliadas em função da distância da superfície de extração de calor. A dureza foi medida nas posições dos termopares do lingote e correlacionados com as variáveis térmicas de solidificação. Com base nos resultados obtidos, nota-se que os valores da velocidade de deslocamento da isoterma liquidus (VL), da taxa de resfriamento (TR), do gradiente térmico (GL) são maiores para as posições mais próximas da superfície de troca de calor. As amostras no sentido longitudinal apresentaram estrutura bruta de fusão com dendritas colunares não apresentando variação considerável na dureza (HV) e no sentido transversal apresentaram estrutura bruta de fusão com dendritas equiaxiais tendo uma maior influencia na dureza (HV) da liga considerada.
Desempenho de ferramentas de diamante CVD micro/nanocristalino em torneamento de ligas de alumínio 7075
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2019-10-10) Pentian Júnior, Argemiro; Moro, João Roberto; Moro, João Roberto; Santos, Givanildo Alves dos; Melo , Mirian de Lourdes Noronha Motta
Este trabalho se dedicou a investigar o desempenho de ferramentas de usinagem de WC-Co com deposição de filmes de diamante CVD, micro e nanocristalino em liga de alumínio 7075 observando seu desgaste e a rugosidade da liga usinada tomando como parâmetro a velocidade de corte, avanço e profundidade de usinagem. Para tanto foram preparados corpos de prova na liga de alumínio 7075 e utilizados três tipos de insertos, um sem revestimento, um com revestimento mono camada microcristalino (MCD), e outro com revestimento nanocristalino (NCD). Foram realizados estudos de composição e avaliação da superfície dos insertos antes e após os experimentos obtendo resultados sobre o desgaste de cada inserto usado e comparadas as rugosidades entre os corpos de prova usinados. Os resultados mostraram menor rugosidade superficial em condições de velocidade de corte mais alta e baixo avanço. Observou-se a formação de cavacos contínuos, mas de pouco volume ocupado. As análises dos desgastes das ferramentas por meio de MEV e EDS mostram a adesão como o principal mecanismo de desgaste da ferramenta, seguido pela abrasão.
DETERMINAÇÃO DOS PARÂMETROS DE SOLDAGEM POR ATRITO ROTATIVO DA LIGA BRONZE-SILÍCIO CuSi3Fe2Zn3 PELA METODOLOGIA DE SUPERFÍCIE DE RESPOSTA
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2023) Machado, Henrique Pereira; Nakamoto, Francisco Yastami; Nakamoto, Francisco Yastami; Santos, Givanildo Alves dos; Batalha, Gilmar Ferreira
O processo de soldagem por atrito rotativo é amplamente utilizado em diversos setores industriais, incluindo aeroespacial, automotivo, naval e nuclear, para a obtenção de juntas de alta qualidade. O presente estudo teve como objetivo analisar os parâmetros ideais de máquina para a união similar de juntas utilizando o processo de solda por atrito rotativo convencional da liga Bronze-Silício CuSi3Fe2Zn3. Para otimização dos parâmetros adotou-se a Metodologia de Superfície de Resposta, com o objetivo de minimizar a redução axial (RA) e maximizar o limite de resistência à tração (LRT). Para a otimização dos parâmetros foi aplicado o método de escalada contínua, em que foram determinados os parâmetros ótimos de rotação em 3300 rpm, tempo de atrito em 25 s, pressão de atrito em 0,5 MPa, tempo de forjamento em 16 s e pressão de forjamento em 8 MPa. Tempo de atrito e rotação foram os fatores que mais contribuíram para maximizar a resposta LRT. A partir dos parâmetros ótimos foram conduzidos experimentos de confirmação e realizados ensaios mecânicos, metalográficos e de medição de temperatura. O valor máximo de limite de resistência à tração foi de 424 MPa, com limite de escoamento a 0,2% de 181 MPa e alongamento total de 33,63%. Na zona central de soldagem, a dureza média foi de 128,9 HB e a microdureza foi de 124,3 HV. Os registros micrográficos revelaram uma microestrutura recristalizada zona central de soldagem, composta por grãos equiaxiais de fase alfa com tamanho médio de 0,010 mm. Foi verificada a presença de microtrincas na zona central de soldagem, o que pode explicar a fratura de alguns corpos de prova na interface de contato quando submetidos a tração. No processo de medição de temperatura utilizou-se a técnica de termografia. Verificou-se que o valor médio da zona central de soldagem foi de 554 °C, e que as temperaturas a aproximadamente 10 e 20 mm de distância da zona central de soldagem atingiram 361 °C e 169 °C, respectivamente.
Estratégias utilizadas por um grupo de estudantes surdos ao resolver atividades envolvendo noções de função
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 14/09/2016) Batista, Eliane Ferreira; Traldi Junior, Armando
Esta pesquisa tem como objetivo identificar estratégias utilizadas por um grupo de estudantes surdos ao resolver atividades relacionadas com noções de função, destacando os aspectos da língua e do pensamento. Buscou-se responder a questão de pesquisa: "Que estratégias foram utilizadas por um grupo de estudantes surdos ao resolver atividades relacionadas com noções de função?" Os pressupostos estão fundamentados nas teorias do Pensamento e Linguagem de Vygotsky e da Pedagogia Visual de Campello. A metodologia da pesquisa é fundamentada em um estudo qualitativo. Os instrumentos para coleta de dados se deram por meio de questionário, protocolo das atividades e observação. A pesquisa foi realizada com um grupo de estudantes surdos matriculados no primeiro ano do ensino médio em uma escola bilíngue. Os critérios de escolha dos estudantes que fizeram parte da pesquisa foi a voluntariedade, saber se comunicar em língua de sinais, autorização dos responsáveis, presença e participação nas aulas. O produto final deste estudo é composto por um relatório contemplando as principais estratégias utilizadas pelo grupo de estudantes e as principais observações. Há a expectativa a partir deste estudo, somado a outros estudos com o mesmo objetivo, buscar tipologias que caracterizem o processo de ensino e aprendizagem de matemática ao estudante surdo. Este estudo faz parte de um projeto maior desenvolvido no Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia de São Paulo que tem como objetivo compreender os conhecimentos matemáticos necessários para o professor de estudantes surdos no ensino médio
Estudo comparativo das propriedades mecânicas das ligas binárias UNS-C26000 e UNS-C28000 para o processo de estampagem
(Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2020-12-10) Ceresani, Sidmar Aparecido; Santos, Givanildo Alves dos
Este trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento mecânico das ligas de latão UNS-C26000 e UNS-C28000 no processo de conformação a frio e tratamento térmico, em um método comparativo por meio da curva de encruamento e a cinética de recristalização voltada para materiais com aplicações em processos de corte, dobramento e estampagem, empregando-se diferentes reduções na laminação a frio impondo uma redução total de 47% e por meio do recozimento a uma temperatura de 500°C. O método comparativo foi feito por meio de ensaios de caracterização microestrutural, ensaios mecânicos de dureza, tração, ensaio de embutimento e de anisotropia. As principais características mecânicas foram determinadas e as suas variações discutidas com base nas mudanças produzidas entre as fases α e β’. A evolução microestrutural das ligas em comparação no desempenho dos ensaios viabilizou a substituição gradativa para determinadas aplicações da liga UNS-C26000 ou latões com a fase α para a liga UNSC-28000.