Dissertações/Teses

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2022
Dissertações
1
  • ITAMAR RODRIGUES DE LIRA
  • ESTUDO DE PROBLEMAS METALÚRGICOS EM CAMISAS DE MOENDA EM FERRO FUNDIDO CINZENTO

     

  • Orientador : OSCAR OLIMPIO DE ARAUJO FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • OSCAR OLIMPIO DE ARAUJO FILHO
  • SEVERINO LEOPOLDINO URTIGA FILHO
  • UILAME UMBELINO GOMES
  • Data: 25/01/2022

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  • RESUMO

     

    Camisas de moenda frequentemente são fundidas em Ferros fundidos cinzentos, cuja microestrutura e propriedades mecânicas, como resistência à tração das peças fundidas neste processo de elaboração do metal líquido, são determinadas pela composição química, pelo tratamento de inoculação e pela velocidade de resfriamento. Este trabalho tem como objetivo realizar estudo de problemas metalúrgicos relacionados a variações microestruturais e variações volumétricas (rechupe secundário) na solidificação de peças fundidas em ferro fundido cinzento numa empresa siderúrgica especializada em fundidos para o setor sucroalcooleiro. Neste estudo foi possível entender a formação de carbonetos (Fe3C), a formação dos rechupes secundários, e o efeito nocivo de contaminações de cromo, titânio e alumínio, bem como avaliar o efeito das variáveis mais relevantes para mitigar as influencias destes desvios, e propor soluções com a finalidade de minimizar o surgimento de desvios e atuar de forma mais efetiva no controle dos fatores que contribuem para este tipo de problema, os quais geram peças refugadas por resistência a tração abaixo da especificação, formação de carbonetos acima do aceitável e rechupes secundários.


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  • RESUMO

     

    Camisas de moenda frequentemente são fundidas em Ferros fundidos cinzentos, cuja microestrutura e propriedades mecânicas, como resistência à tração das peças fundidas neste processo de elaboração do metal líquido, são determinadas pela composição química, pelo tratamento de inoculação e pela velocidade de resfriamento. Este trabalho tem como objetivo realizar estudo de problemas metalúrgicos relacionados a variações microestruturais e variações volumétricas (rechupe secundário) na solidificação de peças fundidas em ferro fundido cinzento numa empresa siderúrgica especializada em fundidos para o setor sucroalcooleiro. Neste estudo foi possível entender a formação de carbonetos (Fe3C), a formação dos rechupes secundários, e o efeito nocivo de contaminações de cromo, titânio e alumínio, bem como avaliar o efeito das variáveis mais relevantes para mitigar as influencias destes desvios, e propor soluções com a finalidade de minimizar o surgimento de desvios e atuar de forma mais efetiva no controle dos fatores que contribuem para este tipo de problema, os quais geram peças refugadas por resistência a tração abaixo da especificação, formação de carbonetos acima do aceitável e rechupes secundários.

2
  • JOSÉ ENDREO BARACHO DA COSTA
  • OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DAS LIGAS CU-13,5AL-4NI E CU-14AL-4NI COM EFEITO MEMÓRIA DE FORMA PROCESSADAS PELO MÉTODO DE FUSÃO A PLASMA

  • Orientador : OSCAR OLIMPIO DE ARAUJO FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • OSCAR OLIMPIO DE ARAUJO FILHO
  • RICARDO ARTUR SANGUINETTI FERREIRA
  • CLODOMIRO ALVES JUNIOR
  • Data: 27/01/2022

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  • As ligas com efeito memória de forma contemplam a classe de materiais inteligentes que possuem como característica principal a habilidade de após serem deformados terem sua forma rememorada quando a carga é removida, após o fornecimento de calor ao material. A transformação martensítica é o mecanismo de obtenção das propriedades dessas ligas. Os componentes fabricados com EMF são aplicados em áreas como medicina com elementos biocompatíveis, na área aeroespacial e automotiva.  O presente trabalho tem como objetivo produzir e caracterizar as ligas Cu-13,5Al-4Ni e Cu-14Al-4Ni por fusão a plasma. Foi realizado a preparação metalográfica e as ligas em seu estado bruto, homogeneizado e betatizado foram caracterizadas por microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), difração de Raio-X (DRX). Microestruturas características das fases foram comparadas com a literatura e identificas nas imagens de MO e MEV. As fases α, β e γ apareceram no espectro de DRX da estrutura bruta de fusão e homogeneizada, as fases β1’ e γ1’ foram identificados nas amostras betatizadas. As temperaturas críticas de início da transformação martensítica das ligas Cu-13,5Al-4Ni e Cu-14Al-4Ni foram respectivamente Ms = 94°C e Ms = 6ºC obtidas por calorimetria diferencial exploratória (DSC), demonstrando uma relação direta da composição da liga com a temperatura crítica de transformação. A suscetibilidade da liga ao fenômeno de estabilização da martensita foi obtido realizando a ciclagem térmica da liga durante a medição de resistividade elétrica.


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  • As ligas com efeito memória de forma contemplam a classe de materiais inteligentes que possuem como característica principal a habilidade de após serem deformados terem sua forma rememorada quando a carga é removida, após o fornecimento de calor ao material. A transformação martensítica é o mecanismo de obtenção das propriedades dessas ligas. Os componentes fabricados com EMF são aplicados em áreas como medicina com elementos biocompatíveis, na área aeroespacial e automotiva.  O presente trabalho tem como objetivo produzir e caracterizar as ligas Cu-13,5Al-4Ni e Cu-14Al-4Ni por fusão a plasma. Foi realizado a preparação metalográfica e as ligas em seu estado bruto, homogeneizado e betatizado foram caracterizadas por microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), difração de Raio-X (DRX). Microestruturas características das fases foram comparadas com a literatura e identificas nas imagens de MO e MEV. As fases α, β e γ apareceram no espectro de DRX da estrutura bruta de fusão e homogeneizada, as fases β1’ e γ1’ foram identificados nas amostras betatizadas. As temperaturas críticas de início da transformação martensítica das ligas Cu-13,5Al-4Ni e Cu-14Al-4Ni foram respectivamente Ms = 94°C e Ms = 6ºC obtidas por calorimetria diferencial exploratória (DSC), demonstrando uma relação direta da composição da liga com a temperatura crítica de transformação. A suscetibilidade da liga ao fenômeno de estabilização da martensita foi obtido realizando a ciclagem térmica da liga durante a medição de resistividade elétrica.

3
  • JOSÉ VICTOR BANEOTH DUEIRE DA SILVEIRA
  • SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE COMPÓSITOS ABS/POLIPIRROL PRODUZIDOS VIA MANUFATURA ADITIVA ATRAVÉS DA TÉCNICA FDM

  • Orientador : KLEBER GONCALVES BEZERRA ALVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KLEBER GONCALVES BEZERRA ALVES
  • MAGDA ROSANGELA SANTOS VIEIRA
  • Eliton Souto de Medeiros
  • Data: 31/01/2022

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  • No presente trabalho foram discutidas a preparação e caracterização de amostras de
    ABS revestidos por polímero condutor (Polipirrol), sendo posteriormente avaliado o
    comportamento destes como potenciais eletrodos. Inicialmente, as amostras foram
    obtidas através do processo de manufatura aditiva (Impressão 3D) no método de
    Fused Deposition Modeling (FDM). Após as mesmas passarem por um processo de
    tratamento superficial por plasma de ar, a partir da polimerização in situ dos
    monômeros de pirrol, foram totalmente recobertas com polipirrol (PPi) utilizando-se
    dois tipos de oxidantes distintos: Cloreto férrico e Persulfato de amônio. As
    propriedades químicas, ópticas, superficiais e elétricas destes materiais foram
    caracterizadas através do uso das seguintes técnicas: espectroscopia de absorção no
    infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), medidas de ângulo de contato,
    voltametria cíclica, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), microscopia
    eletrônica de varredura (MEV), medida elétrica de 4 pontas e ensaio mecânico de
    tração. Através do processo de manufatura aditiva foram obtidas amostras de ABS.
    Após o tratamento superficial destas amostras por plasma de ar, as mesmas
    aumentaram seu caráter hidrofílico, conforme verificado nas medidas de ângulo de
    contato. Este resultado possibilitou o recobrimento das fibras com o PPi no seu estado
    condutor, conforme confirmado por inspeção visual, FTIR, VC e EIE. A importância do
    recobrimento do ABS com polímeros condutores na capacidade de condução elétrica
    do material foi verificada a partir da resistência de transporte de carga obtida pela EIE.
    Além disso, foi possível notar que além do ganho do potencial elétrico, o recobrimento
    não afetou a propriedade mecânica visto que a tensão limite de escoamento e o
    módulo de elasticidade não variaram significativamente durante o ensaio de tração.


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  • No presente trabalho foram discutidas a preparação e caracterização de amostras de
    ABS revestidos por polímero condutor (Polipirrol), sendo posteriormente avaliado o
    comportamento destes como potenciais eletrodos. Inicialmente, as amostras foram
    obtidas através do processo de manufatura aditiva (Impressão 3D) no método de
    Fused Deposition Modeling (FDM). Após as mesmas passarem por um processo de
    tratamento superficial por plasma de ar, a partir da polimerização in situ dos
    monômeros de pirrol, foram totalmente recobertas com polipirrol (PPi) utilizando-se
    dois tipos de oxidantes distintos: Cloreto férrico e Persulfato de amônio. As
    propriedades químicas, ópticas, superficiais e elétricas destes materiais foram
    caracterizadas através do uso das seguintes técnicas: espectroscopia de absorção no
    infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), medidas de ângulo de contato,
    voltametria cíclica, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), microscopia
    eletrônica de varredura (MEV), medida elétrica de 4 pontas e ensaio mecânico de
    tração. Através do processo de manufatura aditiva foram obtidas amostras de ABS.
    Após o tratamento superficial destas amostras por plasma de ar, as mesmas
    aumentaram seu caráter hidrofílico, conforme verificado nas medidas de ângulo de
    contato. Este resultado possibilitou o recobrimento das fibras com o PPi no seu estado
    condutor, conforme confirmado por inspeção visual, FTIR, VC e EIE. A importância do
    recobrimento do ABS com polímeros condutores na capacidade de condução elétrica
    do material foi verificada a partir da resistência de transporte de carga obtida pela EIE.
    Além disso, foi possível notar que além do ganho do potencial elétrico, o recobrimento
    não afetou a propriedade mecânica visto que a tensão limite de escoamento e o
    módulo de elasticidade não variaram significativamente durante o ensaio de tração.

4
  • MANUELLA MATTOS ALVES DE GODOY COSTA
  • Estudo do Tratamento Térmico de Solubilização e Envelhecimento de compósitos de matriz metálica da liga de alumínio AA6061 com DIFERENTES REFORÇOS através de técnicas de metalurgia do pó

  • Orientador : OSCAR OLIMPIO DE ARAUJO FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • OSCAR OLIMPIO DE ARAUJO FILHO
  • RICARDO ARTUR SANGUINETTI FERREIRA
  • FRANCINE ALVES DA COSTA
  • Data: 31/01/2022

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  • RESUMO

     

    Este trabalho avalia parâmetros de dureza e metalografia de amostras fabricadas através da técnica de metalurgia do pó sob duas condições distintas: amostras com matriz metálica de alumínio AA6061 sem reforços submetidas e não submetidas a moagem de alta energia (MAE) em um moinho vibratório do tipo SPEX, com tempo de moagem de 120 minutos; e amostras com matriz metálica de alumínio AA6061 sem reforços e com reforços de ligas de óxido alumínio ou alumina ( ), carboneto ou carbeto de silício ( ), nitreto de alumínio ( ) e nitreto de silício ( ). Todas as amostras foram submetidas a tratamentos de solubilização em um forno tipo mufla com temperatura de 480°C e exposição de 90 minutos; resfriamento rápido da tempera, sendo utilizada água a temperatura ambiente como fluido de resfriamento; e envelhecimento artificial utilizando um forno do tipo mufla com atmosfera controlada de gás Argônio, temperatura de forno de 120° e tempo de exposição das amostras de 3 horas. Além do comparativo entre ligas com diferentes reforços também foram analisadas amostras com diferentes percentagens para cada reforço: 10%, 15% e 20% em massa.

     

    Palavras-chave: AA6061. Metalurgia do pó. Moagem de alta energia. Solubilização e envelhecimento.


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  • RESUMO

     

    Este trabalho avalia parâmetros de dureza e metalografia de amostras fabricadas através da técnica de metalurgia do pó sob duas condições distintas: amostras com matriz metálica de alumínio AA6061 sem reforços submetidas e não submetidas a moagem de alta energia (MAE) em um moinho vibratório do tipo SPEX, com tempo de moagem de 120 minutos; e amostras com matriz metálica de alumínio AA6061 sem reforços e com reforços de ligas de óxido alumínio ou alumina ( ), carboneto ou carbeto de silício ( ), nitreto de alumínio ( ) e nitreto de silício ( ). Todas as amostras foram submetidas a tratamentos de solubilização em um forno tipo mufla com temperatura de 480°C e exposição de 90 minutos; resfriamento rápido da tempera, sendo utilizada água a temperatura ambiente como fluido de resfriamento; e envelhecimento artificial utilizando um forno do tipo mufla com atmosfera controlada de gás Argônio, temperatura de forno de 120° e tempo de exposição das amostras de 3 horas. Além do comparativo entre ligas com diferentes reforços também foram analisadas amostras com diferentes percentagens para cada reforço: 10%, 15% e 20% em massa.

     

    Palavras-chave: AA6061. Metalurgia do pó. Moagem de alta energia. Solubilização e envelhecimento.

5
  • RAFAEL ALBERTO DE ARAUJO SILVA
  • TROCADORES DE CALOR DE CASCO E TUBO COM CHICANAS HELICOIDAIS E NANOFLUIDO A BASE DE GRAFENO: UMA ANÁLISE CFD SOBRE SUA PERFORMANCE E CARACTERÍSTICAS.

  • Orientador : JORGE RECARTE HENRIQUEZ GUERRERO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JORGE RECARTE HENRIQUEZ GUERRERO
  • JOSE ANGELO PEIXOTO DA COSTA
  • JOSE CARLOS CHARAMBA DUTRA
  • KAMAL ABDEL RADI ISMAIL
  • Data: 31/01/2022

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  • Os trocadores de calor são equipamentos muito utilizados na indústria e no cotidiano. O exemplo mais famoso de aplicação industrial para transferência de calor é o trocador de calor de casco e tubo, um modelo clássico utilizado até hoje. Este tipo de trocador de calor varia em tamanho, no perfil e quantidade de tubos, na direção e sentido dos fluidos e em sua geometria, principalmente nas chicanas e suas variedades, o que pode ajudar a aumentar a eficiência térmica e reduzir os custos de bombeamento. O área de estudo de trocadores de calor não é nova para a ciência, mas quando a geometria do defletor é alterada para uma determinada aplicação, o desempenho pode mudar bastante. Por outro lado, os nanofluidos ainda são um novo campo de pesquisa. Nanofluidos podem ser definidos como uma mistura de nanopartículas, fluido e outros produtos químicos para estabilização do conjunto. A literatura tem revisado os nanofluidos como uma forma promissora de melhorar a transferência de calor em um mesmo trocador de calor. O presente estudo tem como objetivo investigar e comparar três diferentes geometrias de defletores de trocadores de calor e três nanofluidos à base de grafeno para encontrar a performance ótima de transferência de calor e desempenho geral do equipamento. O estudo foi realizado por meio do software Ansys CFX com nove entradas diferentes para cada geometria. As geometrias estudadas foram helicoidais contínuas (HC) com arranjos de 360º e 1080º; chicanas helicoidais segmentados (HS), ambos para o mesmo tamanho de trocador de calor com configuração de contrafluxo. As entradas de fluido frio foram (0.051 m³/s, 0.1m³/s e 0.2m³/s) a 25ºC. As entradas de fluido quente foram (60ºC, 50ºC e 40ºC) para 0,05m³/s. O nanofluido foi feito à base de nanopartícula de grafeno (GNP) e água, e foram alocados apenas no domínio quente, com suas concentrações de peso total percentual de (0,0125%, 0,25% e 0,5%). Os resultados mostraram que, para o desempenho geral do equipamento, a configuração SH mostrou os melhores resultados para qualquer temperatura de entrada quente, e o resultado é amplificado quando a temperatura de entrada quente é baixa. Por outro lado, quando se deseja obter o melhor desempenho térmico, a configuração do defletor 1080CH tem um desempenho melhor do que qualquer outra, mostrando um achado muito relevante sobre defletores contínuos para as configurações de entrada apresentadas neste trabalho. Para todas as entradas diferentes, o trocador com chicanas do tipo 360HC mostrou o pior desempenho geral do equipamento. O estudo também mostrou que o fluido de trabalho de melhor desempenho foi de 0,25% em peso percentual de grafeno, que tem se mostrado o ponto de inflexão para maior concentração de nanofluidos.


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  • Heat exchangers are a heavily used equipment in both industry and daily lives. The most famous example of an industrial application for heat transfer is the shell and tube heat exchanger, being a classic model used even nowadays. This type of heat exchanger varies in size, in tubes profile, quantities, fluid direction and in its geometry, especially in the baffles and its varieties, which can help to increase thermal efficiency and to reduce pumping costs. The field of study of heat exchangers is not new to science, but when the baffle geometry is changed for a determined application, the performance can vary widely. On the other hand, nanofluids are still a new field of research. Nanofluids can be defined as a blend of a nanoparticles, fluid and other chemicals to stabilize the moisture. The literature has reviewed nanofluids as a promising way to improve heat transfer in the same heat exchanger. This present study has the aim to investigate and compare three different heat exchanger’s baffle geometry and three graphene based nanofluids for the optimal heat transfer performance and overall equipment performance. The study was conducted through Ansys CFX software with nine different inputs for each geometry. The geometries studied were continuous helical (CH) with the setups of 360º and 1080º; segmented helical (SH) baffles, both for the same sized heat exchanger with a counterflow configuration. The cold fluid inputs were (0.051 m³/s, 0.1m³/s and 0.2m³/s) at 25ºC. The hot fluid inputs were (60ºC, 50ºC and 40ºC) for 0.05m³/s. The nanofluid was made based in Graphene nanoparticle (GNP) and water, and were only allocated in the hot domain, with its total weight (wt.) concentrations as (0.0125%, 0.25% and 0.5%). The results have shown that for overall equipment performance, the SH configuration has shown the best results for any given hot inlet temperature, and the result is amplified when the hot inlet temperature is low. On the other hand, when the best thermal performance is to be achieved, the 1080CH baffle configuration has performed better than any other, showing a very relevant finding about continuous baffles for the inputs presented in this work. For all different inputs, the 360CH shown the worst overall equipment performance. The study also has shown that the best performance working fluid was the 0.25% wt. graphene, which has shown to be the tipping point for higher nanofluid concentration.

6
  • PEDRO MARANHAO PINHEIRO
  • SIMULAÇÃO DAS DISTORÇÕES DE UMA ENGRENAGEM DURANTE O PROCESSO DE TÊMPERA POR INDUÇÃO

  • Orientador : JOSE ANGELO PEIXOTO DA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALVARO ANTONIO OCHOA VILLA
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • JOSE ANGELO PEIXOTO DA COSTA
  • Data: 28/02/2022

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  • O presente trabalho avalia as distorções (deformações) que ocorrem em uma engrenagem durante o processo de têmpera por indução em um ambiente virtual (simulação). O estudo realizado envolve a modelagem do conjunto de fixação da engrenagem no equipamento com a ferramenta da Autodesk, Inventor® para posterior avaliação o processo de têmpera, incluindo os ciclos de aquecimento e resfriamento, no software Ansys®. Uma vez determinado os parâmetros do processo de têmpera e simulado todo o ciclo, uma avaliação na engrenagem é realizada, verificando as diferenças entre os valores das dimensões antes e após o processamento são computadas (deformações) e comparadas com resultados obtidos experimentalmente. A partir das validações do modelo, hipóteses são avaliadas com o objetivo de obter um menor valor para essas deformações e um menor consumo energético sem comprometer as especificações do produto. O sistema avaliado é uma indutora com 100Kw e 30kHz. O indutor é feito de uma liga de cobre e os dispositivos que fixam o produto no equipamento de aço inoxidável. Ainda, estudos de otimização topológica são realizados para definir qual é a melhor geometria dos dispositivos de fixação que resultem na melhor distribuição de calor pelo produto, garantindo que o mesmo esteja em conformidade com as especificações definidas em projeto.


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  • O presente trabalho avalia as distorções (deformações) que ocorrem em uma engrenagem durante o processo de têmpera por indução em um ambiente virtual (simulação). O estudo realizado envolve a modelagem do conjunto de fixação da engrenagem no equipamento com a ferramenta da Autodesk, Inventor® para posterior avaliação o processo de têmpera, incluindo os ciclos de aquecimento e resfriamento, no software Ansys®. Uma vez determinado os parâmetros do processo de têmpera e simulado todo o ciclo, uma avaliação na engrenagem é realizada, verificando as diferenças entre os valores das dimensões antes e após o processamento são computadas (deformações) e comparadas com resultados obtidos experimentalmente. A partir das validações do modelo, hipóteses são avaliadas com o objetivo de obter um menor valor para essas deformações e um menor consumo energético sem comprometer as especificações do produto. O sistema avaliado é uma indutora com 100Kw e 30kHz. O indutor é feito de uma liga de cobre e os dispositivos que fixam o produto no equipamento de aço inoxidável. Ainda, estudos de otimização topológica são realizados para definir qual é a melhor geometria dos dispositivos de fixação que resultem na melhor distribuição de calor pelo produto, garantindo que o mesmo esteja em conformidade com as especificações definidas em projeto.

7
  • LUANN MARCOS GONDIM LOPES
  • ANÁLISE DE GERADORES DE VÓRTICES PARA CONTROLE DE CAMADA LIMITE EM PÁS DE TURBINAS EÓLICAS DE PEQUENO PORTE

  • Orientador : ALEX MAURICIO ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO GUY PERPÉTUO BOCK
  • ALEX MAURICIO ARAUJO
  • GUILHERME BARBOSA LOPES JUNIOR
  • JOSE ANGELO PEIXOTO DA COSTA
  • Data: 01/03/2022

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  • Conhecendo a importância da energia eólica no mundo e a necessidade de torná-la também cada vez mais acessível para a geração individual de energia por pequenos consumidores, se faz necessário buscar mecanismos capazes de melhorar a eficiência desses equipamentos de modo a facilitar ainda mais seu acesso em regiões com características de vento distintos. Nesse sentido, os Vortex Generators surgem como uma possível alternativa capaz de melhorar a capacidade de utilização dessa tecnologia pois são capazes de gerar perturbações no escoamento de forma controlada e transportar quantidades de movimento de regiões mais distantes para regiões mais próximo à superfície aerodinâmica estudada. Assim, este trabalho tem por objetivo analisar a influência desses dispositivos na aerodinâmica das pás de turbinas eólicas de pequeno porte, utilizando como base o perfil NACA 4415. Para isto, os parâmetros numéricos escolhidos foram validados a partir da comparação dos resultados em CFD com os resultados experimentais encontrados na literatura. Em seguida, VGs retangulares do tipo vane foram inseridos no extradorso do perfil e testados nas posições 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% e 90% da corda. Os resultados da etapa de validação mostraram que os parâmetros numéricos escolhidos para este trabalho foram capazes de simular os escoamentos analisados na maioria dos materiais bases escolhidos. No entanto, algumas comparações de validação foram consideradas inadequadas por não ser possível identificar de forma satisfatória as características do escoamento, impossibilitando uma análise adequada. Apesar dos testes inadequados de validação, concluiu-se que o método aplicado é capaz de reproduzir os escoamentos reais que serão estudados posteriormente. 


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  • Conhecendo a importância da energia eólica no mundo e a necessidade de torná-la também cada vez mais acessível para a geração individual de energia por pequenos consumidores, se faz necessário buscar mecanismos capazes de melhorar a eficiência desses equipamentos de modo a facilitar ainda mais seu acesso em regiões com características de vento distintos. Nesse sentido, os Vortex Generators surgem como uma possível alternativa capaz de melhorar a capacidade de utilização dessa tecnologia pois são capazes de gerar perturbações no escoamento de forma controlada e transportar quantidades de movimento de regiões mais distantes para regiões mais próximo à superfície aerodinâmica estudada. Assim, este trabalho tem por objetivo analisar a influência desses dispositivos na aerodinâmica das pás de turbinas eólicas de pequeno porte, utilizando como base o perfil NACA 4415. Para isto, os parâmetros numéricos escolhidos foram validados a partir da comparação dos resultados em CFD com os resultados experimentais encontrados na literatura. Em seguida, VGs retangulares do tipo vane foram inseridos no extradorso do perfil e testados nas posições 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% e 90% da corda. Os resultados da etapa de validação mostraram que os parâmetros numéricos escolhidos para este trabalho foram capazes de simular os escoamentos analisados na maioria dos materiais bases escolhidos. No entanto, algumas comparações de validação foram consideradas inadequadas por não ser possível identificar de forma satisfatória as características do escoamento, impossibilitando uma análise adequada. Apesar dos testes inadequados de validação, concluiu-se que o método aplicado é capaz de reproduzir os escoamentos reais que serão estudados posteriormente. 

Teses
1
  • VALTER AUGUSTO DE FREITAS BARBOSA
  • Sistemas Inteligentes Baseados em Deep-Wavelet e Redes Neurais Convolucionais para Apoio ao Diagnóstico de Câncer de Mama Usando Imagens Termográficas


     

     


  • Orientador : RITA DE CASSIA FERNANDES DE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RITA DE CASSIA FERNANDES DE LIMA
  • FABIO SANTANA MAGNANI
  • MARCUS COSTA DE ARAUJO
  • RICARDO EMMANUEL DE SOUZA
  • SIDNEY MARLON LOPES DE LIMA
  • GISELLE MACHADO MAGALHAES MORENO
  • Data: 10/02/2022

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  • O câncer de mama é o tipo de câncer mais frequente e mortal entre as mulheres. Contudo, quanto mais cedo o câncer for diagnosticado melhores são as chances de recuperação da paciente. Atualmente, o exame mais bem aceito para a detecção do câncer de mama em pacientes assintomáticas é a mamografia. Porém, a mamografia é um exame que possui uma alta taxa de falso positivo. Além de ser um exame desconfortável, e que expõe a paciente a radiações ionizantes. Neste contexto, uma técnica emergente é a termografia de mama, a qual foi aprovada em 1982 pelo Food and Drugs Administration (FDA) como técnica auxiliar à mamografia. A termografia é uma técnica de menor custo comparada à mamografia, livre de radiações ionizantes e que não causa nenhum desconforto à paciente. Essa técnica é capaz de gerar uma imagem que apresenta medidas da distribuição de temperatura superficial da mama. É possível detectar lesões cancerígenas em imagens de termografia ao identificar perturbações no padrão de temperatura da mama, pois o crescimento cancerígeno está associado a eventos de maior produção de calor da região afetada, à neoangiogênese (produção de novos vasos sanguíneos) e ao aumento do fluxo sanguíneo. Por outro lado, a análise das imagens de termografia não é uma tarefa fácil. Sendo assim, o uso de técnicas da inteligência artificial para a análise das imagens pode desempenhar um papel relevante para a ampla utilização da termografia na detecção do câncer de mama. Este trabalho propõe o desenvolvimento de uma ferramenta baseada em técnicas da inteligência artificial para a detecção e classificação de lesões mamárias em imagens de termografia de mama. Além disso, neste trabalho é apresentada a formalização matemática de uma técnica da aprendizagem profunda para extração de atributos de imagens baseado na decomposição Wavelet, chamada de Deep-Wavelet Neural Network (DWNN). Este método foi aplicado ao problema de classificação de imagens de termografia e seus resultados foram comparados com os resultados de seis redes neurais convolucionais do estado da arte. Os experimentos foram divididos de acordo com duas abordagens. Na primeira abordagem o objetivo foi detectar lesões mamárias entre imagens com e sem lesão. Na segunda abordagem o objetivo foi de classificar lesões entre as imagens de pacientes com cisto, lesão benigna e lesão maligna. Os melhores resultados foram obtidos ao utilizar a DWNN com seis camadas, tendo seus atributos selecionados pela Random Forest e classificados com a Máquina de Vetor de Suporte com kernel polinomial linear. Para a primeira abordagem a ferramenta atingiu: 99% de acurácia e 0,98 para o índice kappa. Enquanto que para a segunda abordagem o método conseguiu 97,3% de acurácia e 0,96 para o índice kappa.


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  • O câncer de mama é o tipo de câncer mais frequente e mortal entre as mulheres. Contudo, quanto mais cedo o câncer for diagnosticado melhores são as chances de recuperação da paciente. Atualmente, o exame mais bem aceito para a detecção do câncer de mama em pacientes assintomáticas é a mamografia. Porém, a mamografia é um exame que possui uma alta taxa de falso positivo. Além de ser um exame desconfortável, e que expõe a paciente a radiações ionizantes. Neste contexto, uma técnica emergente é a termografia de mama, a qual foi aprovada em 1982 pelo Food and Drugs Administration (FDA) como técnica auxiliar à mamografia. A termografia é uma técnica de menor custo comparada à mamografia, livre de radiações ionizantes e que não causa nenhum desconforto à paciente. Essa técnica é capaz de gerar uma imagem que apresenta medidas da distribuição de temperatura superficial da mama. É possível detectar lesões cancerígenas em imagens de termografia ao identificar perturbações no padrão de temperatura da mama, pois o crescimento cancerígeno está associado a eventos de maior produção de calor da região afetada, à neoangiogênese (produção de novos vasos sanguíneos) e ao aumento do fluxo sanguíneo. Por outro lado, a análise das imagens de termografia não é uma tarefa fácil. Sendo assim, o uso de técnicas da inteligência artificial para a análise das imagens pode desempenhar um papel relevante para a ampla utilização da termografia na detecção do câncer de mama. Este trabalho propõe o desenvolvimento de uma ferramenta baseada em técnicas da inteligência artificial para a detecção e classificação de lesões mamárias em imagens de termografia de mama. Além disso, neste trabalho é apresentada a formalização matemática de uma técnica da aprendizagem profunda para extração de atributos de imagens baseado na decomposição Wavelet, chamada de Deep-Wavelet Neural Network (DWNN). Este método foi aplicado ao problema de classificação de imagens de termografia e seus resultados foram comparados com os resultados de seis redes neurais convolucionais do estado da arte. Os experimentos foram divididos de acordo com duas abordagens. Na primeira abordagem o objetivo foi detectar lesões mamárias entre imagens com e sem lesão. Na segunda abordagem o objetivo foi de classificar lesões entre as imagens de pacientes com cisto, lesão benigna e lesão maligna. Os melhores resultados foram obtidos ao utilizar a DWNN com seis camadas, tendo seus atributos selecionados pela Random Forest e classificados com a Máquina de Vetor de Suporte com kernel polinomial linear. Para a primeira abordagem a ferramenta atingiu: 99% de acurácia e 0,98 para o índice kappa. Enquanto que para a segunda abordagem o método conseguiu 97,3% de acurácia e 0,96 para o índice kappa.

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  • FRANCISCO ALVES DE LIMA JUNIOR
  • Desenvolvimento de Dispositivo de Extração Fabricado em Aço Inoxidável AISI 420 Tratado Termicamente e Superficialmente

  • Orientador : RICARDO ARTUR SANGUINETTI FERREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CEZAR HENRIQUE GONZALEZ
  • KLEBER GONCALVES BEZERRA ALVES
  • OSCAR OLIMPIO DE ARAUJO FILHO
  • RICARDO ARTUR SANGUINETTI FERREIRA
  • YOGENDRA PRASAD YADAVA
  • Data: 21/02/2022

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  • A pesquisa que deu origem a esta tese foi realizada a partir de demanda relacionada à necessidade de desenvolvimento de um novo dispositivo de extração de picolés a partir de um molde, em parceria com Empresas Fornecedoras nacionais, fabricado em material que proporcionasse maiores resistências às cargas impostas pelo processo fabril, com tratamento superficial resistente à corrosão imposta pelos líquidos sanitizantes utilizados, de forma a obter-se um dispositivo final com maior vida útil e menor custo de fabricação agregado. Todo o desenvolvimento do novo dispositivo teve como base análises estruturais dos seus componentes por meio dos métodos de elementos finitos e engenharia reversa, desenvolvimento de processos, ferramentas de fabricação e matrizes de conformação mecânica, além da caracterização de liga metálica com tratamento térmico específico em consonância com o tratamento superficial adequado. Para obtenção dos dados, os materiais que compõem os dispositivos foram ensaiados em equipamentos montados e calibrados em laboratório, conforme normativos técnicos, suportados por instrumentos, “softwares” e acessórios especificados, sendo também testados em condições reais de operação, em instalação fabril. Para registros dos dados, foram utilizados sistemas informatizados acessórios aos equipamentos utilizados nos ensaios dos materiais, assim como planilhas eletrônicas e “softwares” de controle estatístico, durante a execução dos acompanhamentos de performance do dispositivo em campo. Os dados e resultados foram analisados segundo parâmetros e critérios de performance do dispositivo em campo, quanto à sua resistência mecânica e à corrosão, baseados em bibliografias e normas técnicas referentes às análises, ensaios e materiais empregados. Estes critérios abrangem o dimensionamento, cálculo e comparação de parâmetros de malha de elementos finitos, quando do material aplicado ao projeto, assim como melhorias nos processos de fabricação e tratamento superficial, visando um produto final mais eficiente. Foram avaliados os efeitos resultantes do uso do novo tipo de material, assim como os efeitos da aplicação dos tratamentos térmico e superficial. Foi observado que o dispositivo fabricado em aço inoxidável AISI 420 tratado termicamente e superficialmente apresentou maior resistência às cargas mecânicas impostas, maiores resistências à corrosão e ao desgaste, maiores vida útil e tempo de substituição, assim como menor custo de fabricação.


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  • A pesquisa que deu origem a esta tese foi realizada a partir de demanda relacionada à necessidade de desenvolvimento de um novo dispositivo de extração de picolés a partir de um molde, em parceria com Empresas Fornecedoras nacionais, fabricado em material que proporcionasse maiores resistências às cargas impostas pelo processo fabril, com tratamento superficial resistente à corrosão imposta pelos líquidos sanitizantes utilizados, de forma a obter-se um dispositivo final com maior vida útil e menor custo de fabricação agregado. Todo o desenvolvimento do novo dispositivo teve como base análises estruturais dos seus componentes por meio dos métodos de elementos finitos e engenharia reversa, desenvolvimento de processos, ferramentas de fabricação e matrizes de conformação mecânica, além da caracterização de liga metálica com tratamento térmico específico em consonância com o tratamento superficial adequado. Para obtenção dos dados, os materiais que compõem os dispositivos foram ensaiados em equipamentos montados e calibrados em laboratório, conforme normativos técnicos, suportados por instrumentos, “softwares” e acessórios especificados, sendo também testados em condições reais de operação, em instalação fabril. Para registros dos dados, foram utilizados sistemas informatizados acessórios aos equipamentos utilizados nos ensaios dos materiais, assim como planilhas eletrônicas e “softwares” de controle estatístico, durante a execução dos acompanhamentos de performance do dispositivo em campo. Os dados e resultados foram analisados segundo parâmetros e critérios de performance do dispositivo em campo, quanto à sua resistência mecânica e à corrosão, baseados em bibliografias e normas técnicas referentes às análises, ensaios e materiais empregados. Estes critérios abrangem o dimensionamento, cálculo e comparação de parâmetros de malha de elementos finitos, quando do material aplicado ao projeto, assim como melhorias nos processos de fabricação e tratamento superficial, visando um produto final mais eficiente. Foram avaliados os efeitos resultantes do uso do novo tipo de material, assim como os efeitos da aplicação dos tratamentos térmico e superficial. Foi observado que o dispositivo fabricado em aço inoxidável AISI 420 tratado termicamente e superficialmente apresentou maior resistência às cargas mecânicas impostas, maiores resistências à corrosão e ao desgaste, maiores vida útil e tempo de substituição, assim como menor custo de fabricação.

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  • FILIPI MACIEL DE MELO
  • AVALIAÇÃO FINANCEIRA E AMBIENTAL DE SISTEMAS DE UTILIDADES ENERGÉTICAS: OTIMIZAÇÃO DE SISTEMAS CCHP HÍBRIDOS 

  • Orientador : FABIO SANTANA MAGNANI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DARLAN KARLO ELISIARIO DE CARVALHO
  • EDSON BAZZO
  • FABIO SANTANA MAGNANI
  • MARIA LUIZA GRILLO RENÓ
  • MÔNICA CARVALHO
  • PAULO ROMERO MARTINS MACIEL
  • Data: 27/04/2022

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  • O projeto de um sistema de utilidades energéticas deve atender adequadamente as demandas energéticas de um centro consumidor. Existem vários equipamentos que podem ser considerados, e várias maneiras de conectá-los entre si e operá-los. Adicionalmente, ao se considerar recursos energéticos, haverá sazonalidade e intermitência. Além das variações de demandas energéticas, as tarifas também podem variar ao longo do tempo, diferindo em período de ponta e período fora de ponta, e ao longo do ano. Para abranger a complexidade desse problema, este trabalho teve como objetivo principal desenvolver uma metodologia para auxiliar a tomada de decisão de sistemas de utilidades, considerando as métricas financeira e ambiental, em cenários presentes e futuros. Duas avaliações são realizadas neste trabalho, uma puramente financeira e uma financeira e ambiental. A solução da otimização pontual financeira indicou que o melhor sistema de utilidade, chamado de caso base, era um sistema convencional, sem energias renováveis. No entanto, o caso base não foi robusto o suficiente para suportar variações nas tarifas energéticas: com um aumento de apenas 3 % na tarifa de eletricidade, a solução financeira mudou e empregou energias renováveis, aumentando a complexidade do sistema. O caso base também apresentou um elevado risco de investimento, enquanto que sistemas mais complexos, com diversos tipos de equipamentos e fontes energéticas, se adaptavam melhor às incertezas do futuro para reduzir o risco de investimento. Os resultados da otimização financeira por faixa corroboraram com os resultados dos estudos paramétricos e de risco de investimento da otimização financeira pontual, indicando um sistema de utilidade ótimo mais complexo durante seus 20 anos de operação ao longo de uma variação tarifaria pré-determinada. Os resultados da otimização multiobjetivo financeira-ambiental mostraram que é possível encontrar soluções que forneçam um resultado ambiental expressivo (menos emissões) sem grandes aumentos de custos para o valor financeiro. A solução indicada pelo método de tomada de decisão proposto apresentou uma redução de 73% nas emissões com um aumento de 9% nos custos financeiros em relação a solução puramente financeira. Esta solução é um sistema mais complexo e apresentou um risco de investimento mais baixo do que sistemas mais simples. Portanto, os resultados deste trabalho indicam que a otimização financeira pontual, quando realizada de forma isolada, pode resultar em soluções não resilientes e com elevados riscos de investimento. Os resultados também indicam que considerar o critério ambiental na otimização também pode ser uma boa alternativa do ponto de vista financeiro pois as soluções se tornam mais complexas, com fontes renováveis, e mais resilientes, reduzindo o custo de investimento.


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  • The design of an energy utility system must adequately meet the energy demands of a consumer center. There are several pieces of equipment that can be considered, and several ways to connect them to each other and operate them. Additionally, when considering energy resources, there will be seasonality and intermittence. In addition to variations in energy demands, tariffs may also vary over time, differing in peak and off-peak periods, and throughout the year. To cover the complexity of this problem, this work had as main objective to develop a methodology to help the decision making of utility systems, considering the financial and environmental metrics, in present and future scenarios. Two evaluations are carried out in this work, one purely financial and one financial and environmental. The financial optimization solution indicated that the best utility system, called the base case, was a conventional system, without renewable energy. However, the base case was not robust enough to support variations in energy tariffs: with an increase of only 3% in the electricity tariff, the financial solution changed and used renewable energies, increasing the complexity of the system. The base case also presented a high investment risk, while more complex systems, with different types of equipment and energy sources, were better adapted to the uncertainties of the future to reduce investment risk. The results of the financial optimization by tariff range corroborated the results of the parametric and investment risk studies of the one-off financial optimization, indicating a more complex optimal utility system during its 20 years of operation over a predetermined tariff variation. The results of the multi-objective financial-environmental optimization showed that it is possible to find solutions that provide a significant environmental result (less emissions) without large cost increases for the financial value. The solution indicated by the proposed decision-making method presented a 73% reduction in emissions with a 9% increase in financial costs compared to purely financial solution. This solution is a more complex system and presented a lower investment risk than simpler systems. Therefore, the results of this work indicate that simple financial optimization, when performed in isolation, can result in non-resilient solutions with high investment risks. The results also indicate that considering the environmental criterion in the optimization can also be a good alternative from a financial point of view, as the solutions become more complex, with renewable sources, and more resilient, reducing the investment cost.

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  • TARSILA TENORIO LUNA DA SILVA
  • COMPORTAMENTO termoelástico de fIOS de NI-TI COM efeito memória de forma processados por laminação a frio

     

  • Orientador : OSCAR OLIMPIO DE ARAUJO FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • OSCAR OLIMPIO DE ARAUJO FILHO
  • RICARDO ARTUR SANGUINETTI FERREIRA
  • KLEBER GONCALVES BEZERRA ALVES
  • YOGENDRA PRASAD YADAVA
  • JOSE ALBINO OLIVEIRA DE AGUIAR
  • CEZAR HENRIQUE GONZALEZ
  • Data: 03/06/2022

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  •  Este trabalho estuda o comportamento das propriedades termoelásticas de ligas com memória de forma de base Ni-Ti após processamento termomecânico por laminação a frio. Inicialmente, dois fios comerciais de memória de forma de base Ni-Ti foram selecionados com composição química e história térmica distintas. Estes fios foram submetidos à tratamentos térmicos para obtenção de temperaturas de transformações martensíticas acima de 0°C. As amostras selecionadas foram submetidas à laminação a frio. As amostras sofreram caracterização térmica pelo método de calorimetria diferencial de varredura. Em seguida, uma amostra de cada fio foi selecionada para caracterização de fases por difração de raios-X, e ensaios mecânicos de tração (tensão-deformação) e microdureza Vickers para avaliar as propriedades mecânicas obtidas. Análises dos resultados indicaram uma otimização das propriedades termoelásticas e mecânicas das amostras laminadas, além da presença da martensita induzida por tensão. Os procedimentos adotados neste trabalho aumentaram o desempenho dos fenômenos de memória de forma das amostras laminadas, conforme análise de indicadores de produção, desempenho mecânico, térmico e custos associados. Esta metodologia pode ser aplicada em novas aplicações tecno-científicas para aumento e análise de desempenho em ligas com memória de forma.


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  • Este trabalho estuda os comportamentos das propriedades termoelásticas de ligas com memória de forma de base Ni-Ti após processamento termomecânico por conformação plástica. Inicialmente, dois fios comerciais de memória de forma de base Ni-Ti foram selecionados por apresentar temperaturas da fase martensita acima da temperatura ambiente. Os fios foram submetidos a tratamentos termomecânicos por laminação a frio. Em seguida, as amostras foram caracterizadas por difração de raios-X, calorimetria diferencial de varredura, ensaios mecânicos de tração (tensão-deformação) e microdureza Vickers. Análises dos resultados indicaram uma otimização das propriedades termoelásticas e mecânicas das amostras laminadas, além da presença da martensita induzida por tensão. Os procedimentos adotados neste trabalho aumentaram o desempenho dos fenômenos de memória de forma das amostras laminadas. Esta metodologia pode ser aplicada em novas aplicações tecno-científicas para aumentar o desempenho em ligas com memória de forma.

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  • FILLIPE STEPHANY DE SOUZA VIRGOLINO
  • Desenvolvimento de Atuadores Wave Spring Washers com Ligas de Memória de Forma

  • Orientador : TIAGO FELIPE DE ABREU SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CEZAR HENRIQUE GONZALEZ
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • KLEBER GONCALVES BEZERRA ALVES
  • NATHALIA BEZERRA DE LIMA
  • RICARDO ARTUR SANGUINETTI FERREIRA
  • TIAGO FELIPE DE ABREU SANTOS
  • Data: 07/07/2022

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  • Atualmente o desenvolvimento de materiais inteligentes tem crescido intensamente, com uma vasta quantidade de pesquisas e avanços que permitiram a utilização dessas matérias na forma de atuadores, conhecidos como atuadores com efeito memória de forma. LMF constituírem materiais metálicos especiais capazes de recuperar deformações residuais de grande intensidade (em média da ordem de 8 % em tração uniaxial), por intermédio de um simples aquecimento. Nesse contexto esse trabalho teve como finalidade estudar aspectos envolvidos na preparação, processamento e caracterização de uma liga ternária de titânio (Ti-Ni-Cu), com variação dos teores de cobre, para verificar a influência deste na microestrutura, propriedades mecânicas e resistência na aplicação de uma arruela ondulada para geração de força (mantendo-se a pré-carga) aplicada em rolamentos, garantindo maior vida útil do mesmo. O estudo foi realizado em ligas Ti50Ni50-XCux com cinco composições distintas, com adição de 5; 10; 15; 20 e 25 at.% de Cu. Foram escolhidos 2 tipos de arruela uma de chapa e outra de fio e com dimensões comerciais. Para a fabricação das mesmas optou-se pelos processos de fundição de precisão: Plasma Skull Push-Pull (PSPP), e para fundir as ligas e fusão por indução com injeção por centrifugação (FIC) para fundir as arruelas, utilizando moldes de resina feitos em impressão 3D, os quais se mostraram bastante eficazes. Foram realizados ensaios de caracterização para determinar as propriedades térmicas e mecânicas das ligas. Os principais resultados obtidos foram que as 5 ligas podem ser fabricadas pelo processo de fundição a plasma, e as arruelas das mesmas também apresentaram bons resultados para se trabalhar em temperaturas acima da ambiente em um sistema de pré-carga, nos resultados de DRX, MEV E MO foram contatados a presença de alguns precipitados, os mapas de microdureza comprovaram que a fundição é homogênea e a caracterização termomecânica indicaram que as ligas tem alto potencial para aplicação na fabricação de arruelas onduladas.


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  • The development of smart materials has grown intensely, with the various researches and advances that have allowed the use of these materials in the form of actuators, known as EMF actuators. The LMF are special metallic materials capable of recovering residual deformations of great intensity (on average around
    8% in uniaxial traction), through a simple heating process. In this context, this work aimed to study aspects involved in the preparation, fabrication and characterization of an alloy (Ti
    50Ni50-XCux), with variation of copper contents, to verify its influence on microstructure, mechanical properties and resistance, in the application of copper. a wavy washer to generate force (maintaining the preload) applied to bearings, ensuring longer life. The study was carried out in Ti50Ni50-XCualloys with five different compositions, with the addition of 5,10, 15, 20 e 25 at.% Cu. Two types of washer were chosen, one in sheet metal and the other in wire and with commercial dimensions. For their manufacture, precision casting processes were chosen: Plasma Skull Push-Pull (PSPP), and to cast the alloys and induction casting with centrifugal injection (FIC) to cast the washers, using resin molds made in 3D printing, which proved to be quite effective. Characterization tests were carried out to determine the thermal and mechanical properties of the alloys. The main results obtained were that the 5 alloys can be manufactured by the plasma casting process, and their washers also showed good results for working at temperatures above ambient in a preload system due to EMF, in the results of XRD, SEM and MO were contacted for the presence of some precipitates, the microhardness maps proved that the casting is homogeneous and the thermomechanical characterization indicated that with the increase of the copper content in the alloys, the transformation temperatures increased and the hysteresis decreased, another factor. was that the alloys
    obtained phase transformation in only one stage B2-B19', something that makes these alloys have high potential for application in the manufacture of corrugated washers.


2021
Dissertações
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  • TAIRINE ELLEN DA SILVA FREITAS
  • Uso Conjunto de Variáveis Intervalares e Variáveis Clássicas para Classificação de Termogramas de Mama por Meio da Distância de Mahalanobis

  • Orientador : RITA DE CASSIA FERNANDES DE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALVARO ANTONIO OCHOA VILLA
  • MARCUS COSTA DE ARAUJO
  • RENATA MARIA CARDOSO RODRIGUES DE SOUZA
  • Data: 26/02/2021

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  • O câncer de mama está entre os tipos de câncer mais relatados em mulheres e o diagnóstico precoce torna-se uma tarefa desafiadora nos estágios iniciais de desenvolvimento. Técnicas eficientes e automatizadas, como a termografia, são cada vez mais necessárias para detectar as células cancerosas das mamas. O objetivo deste trabalho é investigar a influência da combinação de variáveis intervalares e variáveis contínuas no processo de classificação de termogramas de mama para detecção do câncer de mama. Na metodologia aplicada, propôs-se uma modificação na matriz de covariância parametrizada de cada classe e ajustou-se o classificador de Mahalanobis para aceitar os dois tipos de variáveis a fim de classificar os indivíduos em benigno, maligno e cisto. Três abordagens do classificador proposto foram aplicadas a duas bases de dados diferentes (50 amostras e 97 amostras) e ajustadas para a classificação binária (câncer e não-câncer). Na base de dados estendida, a abordagem 3 obteve 46,39% de erro global de classificação e 67,86% de sensibilidade à classe maligno. Na classificação binária, a abordagem 3 apresentou o melhor conjunto de resultados: 30,93% de erro global de classificação, 64,28% de sensibilidade à classe câncer e 71% de sensibilidade à classe não-câncer.


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  • O câncer de mama está entre os tipos de câncer mais relatados em mulheres e o diagnóstico precoce torna-se uma tarefa desafiadora nos estágios iniciais de desenvolvimento. Técnicas eficientes e automatizadas, como a termografia, são cada vez mais necessárias para detectar as células cancerosas das mamas. O objetivo deste trabalho é investigar a influência da combinação de variáveis intervalares e variáveis contínuas no processo de classificação de termogramas de mama para detecção do câncer de mama. Na metodologia aplicada, propôs-se uma modificação na matriz de covariância parametrizada de cada classe e ajustou-se o classificador de Mahalanobis para aceitar os dois tipos de variáveis a fim de classificar os indivíduos em benigno, maligno e cisto. Três abordagens do classificador proposto foram aplicadas a duas bases de dados diferentes (50 amostras e 97 amostras) e ajustadas para a classificação binária (câncer e não-câncer). Na base de dados estendida, a abordagem 3 obteve 46,39% de erro global de classificação e 67,86% de sensibilidade à classe maligno. Na classificação binária, a abordagem 3 apresentou o melhor conjunto de resultados: 30,93% de erro global de classificação, 64,28% de sensibilidade à classe câncer e 71% de sensibilidade à classe não-câncer.

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  • CARLOS CLEOTON XAXÁ DA SILVA LIMA
  • Análise Experimental e CFD da Transferência de Calor Utilizando Nanofluidos com Nanopartículas de Grafeno GNP/Água em Trocadores de Calor

  • Orientador : ALVARO ANTONIO OCHOA VILLA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALVARO ANTONIO OCHOA VILLA
  • JOSE ANGELO PEIXOTO DA COSTA
  • JOSE CARLOS CHARAMBA DUTRA
  • ANDREZZA CAROLINA CARNEIRO TOMAS
  • Data: 06/05/2021

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  • Os trocadores de calor desempenham um papel primordial na aplicação industrial, especialmente nas áreas de ciência térmicas, energia e engenharia química, em muitos processos como na indústria de refino de petróleo, geração de energia elétrica, proteção ambiental e em até tratamentos de efluentes, devido ao seu design compacto, alto rendimento aliado a seu baixo custo de manutenção. O desempenho geral de um trocador de calor depende das propriedades do seu fluido de trabalho que pode ser apenas água, fluidos refrigerantes ou nanofluidos a base de água, com misturas de água- etilenoglicol ou óleo. O presente trabalho teve o objetivo de investigar e comparar o desempenho do coeficiente global de transferência calor (U) e sua eficiência (𝜂) dos nanofluidos com nanopartículas de Grafeno e água (GNP/Água) nos trocadores de calor do tipo tubo duplo, casco e tubo e placas planas. Foram realizados testes com fluidos água/água e GNP/água, com o nanofluido para o circuito de fluido quente e água para o circuito de fluido frio, com sentido de fluxo em contrafluxo, variando as concentrações de nanofluidos em peso (0,0125%; 0,025%; 0,050%), com temperatura de operação em (40°, 50° e 60ºC) e vazões volumétricas entre (0,5 - 2,5 l/min). Os resultados demonstraram que o uso dos nanofluidos de GNP/água foram mais úteis em aumentar a trocar térmica entre os fluidos, do que com relação no uso apenas da água. O Trocador de calor casco e tubo obteve o maior U em relação aos outros trocadores, de 22,07% com erro de 2% no nanofluido de 0,0125wt% para a temperatura de 40°C, em comparação com a água. Já o trocador de placas planas apresentou a melhor 𝜂 na utilização dos nanofluidos em relação aos outros trocadores, com 65,71% de melhor desempenho para o nanofluido 0,025wt% em 40°C em relação ao fluido base.


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  • Os trocadores de calor desempenham um papel primordial na aplicação industrial, especialmente nas áreas de ciência térmicas, energia e engenharia química, em muitos processos como na indústria de refino de petróleo, geração de energia elétrica, proteção ambiental e em até tratamentos de efluentes, devido ao seu design compacto, alto rendimento aliado a seu baixo custo de manutenção. O desempenho geral de um trocador de calor depende das propriedades do seu fluido de trabalho que pode ser apenas água, fluidos refrigerantes ou nanofluidos a base de água, com misturas de água- etilenoglicol ou óleo. O presente trabalho teve o objetivo de investigar e comparar o desempenho do coeficiente global de transferência calor (U) e sua eficiência (𝜂) dos nanofluidos com nanopartículas de Grafeno e água (GNP/Água) nos trocadores de calor do tipo tubo duplo, casco e tubo e placas planas. Foram realizados testes com fluidos água/água e GNP/água, com o nanofluido para o circuito de fluido quente e água para o circuito de fluido frio, com sentido de fluxo em contrafluxo, variando as concentrações de nanofluidos em peso (0,0125%; 0,025%; 0,050%), com temperatura de operação em (40°, 50° e 60ºC) e vazões volumétricas entre (0,5 - 2,5 l/min). Os resultados demonstraram que o uso dos nanofluidos de GNP/água foram mais úteis em aumentar a trocar térmica entre os fluidos, do que com relação no uso apenas da água. O Trocador de calor casco e tubo obteve o maior U em relação aos outros trocadores, de 22,07% com erro de 2% no nanofluido de 0,0125wt% para a temperatura de 40°C, em comparação com a água. Já o trocador de placas planas apresentou a melhor 𝜂 na utilização dos nanofluidos em relação aos outros trocadores, com 65,71% de melhor desempenho para o nanofluido 0,025wt% em 40°C em relação ao fluido base.

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  • JOSEAN DA SILVA LIMA JUNIOR
  • ANÁLISE TÉCNICO-ECONÔMICA DE FLUIDOS DE CORTE A BASE DE ÓLEO VEGETAL E SINTÉTICO EM OPERAÇÕES DE USINAGEM DO AÇO SAE 1045

  • Orientador : FLAVIO JOSE DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON CLAYTON ALVES DE MELO
  • FLAVIO JOSE DA SILVA
  • OSCAR OLIMPIO DE ARAUJO FILHO
  • Data: 23/06/2021

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  • A utilização de fluidos a base de óleo mineral nos processos de usinagem resulta em diversos problemas, desde doenças ocupacionais aos trabalhadores até impactos ambientais. Neste cenário, os fluidos sintéticos são uma alternativa eficaz para a redução desses problemas, mesmo apresentando um elevado custo. Visando contribuir com a fabricação sustentável é crescente o número de estudos relacionados à utilização de fluidos de corte vegetais, contribuindo com a redução desse impacto à humanidade. Contudo, um grande desafio é obter um fluido biodegradável com um bom desempenho na vida da ferramenta, acabamento superficial desejado e de baixo custo. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é realizar uma análise técnico-econômica entre fluidos de corte a base de óleo babaçu, mamona e fluido comercial sintético na operação de torneamento cilíndrico do aço SAE 1045. Do ponto de vista técnico realizou-se ensaios na configuração pino-disco, para levantar as propriedades tribológicas, e eletroquímicos, com intuito de avaliar a corrosividade de cada fluido, bem como a influência das formulações na vida da ferramenta e na rugosidade superficial da peça final no processo de torneamento. Com relação à análise financeira, foi estruturada uma avaliação de ponto de equilíbrio com base nas informações geradas nos ensaios de usinabilidade.Os resultados desta pesquisa identificaram que o fluido a base de óleo de babaçu apresentou menor coeficiente de atrito (μe) gerado. No estudo da corrosividade, a melhor opção detectada, por meio de ensaios eletroquímicos, foi a emulsão a base de óleo sintético, evidenciando ser menos agressiva à superfície da peça e ao material da máquina-ferramenta. Além disto, ao realizar os ensaios de vida de ferramenta percebeu-se que ao diminuir a velocidade de corte se propiciava uma operação mais vantajosa para as propriedades dos fluidos biodegradáveis, sendo o melhor resultado apresentado pela emulsão a base de óleo de mamona, chegando a uma vida útil de 66,62 min. Levando em consideração o acabamento das superfícies fabricadas em cada processo, identificou-se que o fluido sintético apresentou melhores resultados de rugosidade, se tornando ideal para operações de acabamento. Por fim, na avaliação econômica, as opções com maior potencial foram o fluido sintético na velocidade de 90 m/min e a emulsão a base de óleo de mamona nas velocidades de 70 e 90 m/min, que se tornam vantajosos para a produção em alta escala.


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  • A utilização de fluidos a base de óleo mineral nos processos de usinagem resulta em diversos problemas, desde doenças ocupacionais aos trabalhadores até impactos ambientais. Neste cenário, os fluidos sintéticos são uma alternativa eficaz para a redução desses problemas, mesmo apresentando um elevado custo. Visando contribuir com a fabricação sustentável é crescente o número de estudos relacionados à utilização de fluidos de corte vegetais, contribuindo com a redução desse impacto à humanidade. Contudo, um grande desafio é obter um fluido biodegradável com um bom desempenho na vida da ferramenta, acabamento superficial desejado e de baixo custo. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é realizar uma análise técnico-econômica entre fluidos de corte a base de óleo babaçu, mamona e fluido comercial sintético na operação de torneamento cilíndrico do aço SAE 1045. Do ponto de vista técnico realizou-se ensaios na configuração pino-disco, para levantar as propriedades tribológicas, e eletroquímicos, com intuito de avaliar a corrosividade de cada fluido, bem como a influência das formulações na vida da ferramenta e na rugosidade superficial da peça final no processo de torneamento. Com relação à análise financeira, foi estruturada uma avaliação de ponto de equilíbrio com base nas informações geradas nos ensaios de usinabilidade.Os resultados desta pesquisa identificaram que o fluido a base de óleo de babaçu apresentou menor coeficiente de atrito (μe) gerado. No estudo da corrosividade, a melhor opção detectada, por meio de ensaios eletroquímicos, foi a emulsão a base de óleo sintético, evidenciando ser menos agressiva à superfície da peça e ao material da máquina-ferramenta. Além disto, ao realizar os ensaios de vida de ferramenta percebeu-se que ao diminuir a velocidade de corte se propiciava uma operação mais vantajosa para as propriedades dos fluidos biodegradáveis, sendo o melhor resultado apresentado pela emulsão a base de óleo de mamona, chegando a uma vida útil de 66,62 min. Levando em consideração o acabamento das superfícies fabricadas em cada processo, identificou-se que o fluido sintético apresentou melhores resultados de rugosidade, se tornando ideal para operações de acabamento. Por fim, na avaliação econômica, as opções com maior potencial foram o fluido sintético na velocidade de 90 m/min e a emulsão a base de óleo de mamona nas velocidades de 70 e 90 m/min, que se tornam vantajosos para a produção em alta escala.

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  • YURI LIRA SANTOS
  • TRATAMENTO CRIOGÊNICO EM AÇO RÁPIDO E SEU EFEITO NAS PROPRIEDADES E DESEMPENHO AO DESGASTE

  • Orientador : FLAVIO JOSE DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FLAVIO JOSE DA SILVA
  • MAXIME MONTOYA
  • SEVERINO LEOPOLDINO URTIGA FILHO
  • WASHINGTON MARTINS DA SILVA JUNIOR
  • Data: 23/06/2021

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  • As propriedades dos materiais que formam as ferramentas utilizadas em processos de usinagem têm grande importância no desempenho destas, influindo na sua capacidade de retirar material e no tempo de vida de cada ferramenta. Por este motivo, pesquisas vêm sendo feitas há muito tempo com o intuito de se obter melhorias nas propriedades destes materiais, como resistência mecânica, tenacidade, resistência ao desgaste, entre outras. Um método que tem se mostrado eficaz é o tratamento criogênico, que é capaz de transformar a austenita retida de certos aços, tendo como exemplo os aços rápidos, em martensita e propiciar a precipitação de carbonetos na matriz metálica, influindo em modificações em diversas propriedades, mas com foco maior na resistência ao desgaste. Este trabalho tem como objetivo a análise da influência do tratamento criogênico sobre as propriedades de dureza, microdureza e resistência ao desgaste de aço rápido M2 e aço rápido com 10% de cobalto. Realizou-se teste de dureza, teste de usinagem, microdureza, microabrasão, teste de desgaste por deslizamento, microscopia óptica e eletrônica com o objetivo de identificar mudanças microestruturais e das propriedades mecânicas ocasionadas pelo tratamento criogênico em ambos os materiais. O tratamento criogênico foi realizado através de imersão do material em nitrogênio líquido a uma temperatura de -196ºC por um período de 48 horas. Com base nos resultados obtidos, o tratamento criogênico se mostrou capaz de aumentar a vida útil das ferramentas de aço rápido, diminuir as taxas de atrito e desgaste ocasionadas por deslizamento a seco e influir na dureza e microdureza dos materiais, tendo, no entanto, resultados conflitantes sobre essas duas propriedades. O tratamento criogênico não mostrou efeito sobre a resistência a microabrasão.


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  • As propriedades dos materiais que formam as ferramentas utilizadas em processos de usinagem têm grande importância no desempenho destas, influindo na sua capacidade de retirar material e no tempo de vida de cada ferramenta. Por este motivo, pesquisas vêm sendo feitas há muito tempo com o intuito de se obter melhorias nas propriedades destes materiais, como resistência mecânica, tenacidade, resistência ao desgaste, entre outras. Um método que tem se mostrado eficaz é o tratamento criogênico, que é capaz de transformar a austenita retida de certos aços, tendo como exemplo os aços rápidos, em martensita e propiciar a precipitação de carbonetos na matriz metálica, influindo em modificações em diversas propriedades, mas com foco maior na resistência ao desgaste. Este trabalho tem como objetivo a análise da influência do tratamento criogênico sobre as propriedades de dureza, microdureza e resistência ao desgaste de aço rápido M2 e aço rápido com 10% de cobalto. Realizou-se teste de dureza, teste de usinagem, microdureza, microabrasão, teste de desgaste por deslizamento, microscopia óptica e eletrônica com o objetivo de identificar mudanças microestruturais e das propriedades mecânicas ocasionadas pelo tratamento criogênico em ambos os materiais. O tratamento criogênico foi realizado através de imersão do material em nitrogênio líquido a uma temperatura de -196ºC por um período de 48 horas. Com base nos resultados obtidos, o tratamento criogênico se mostrou capaz de aumentar a vida útil das ferramentas de aço rápido, diminuir as taxas de atrito e desgaste ocasionadas por deslizamento a seco e influir na dureza e microdureza dos materiais, tendo, no entanto, resultados conflitantes sobre essas duas propriedades. O tratamento criogênico não mostrou efeito sobre a resistência a microabrasão.

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  • IVAN BEZERRA DE MELLO PICCHI
  • Soldagem dissimilar por eletroescória com fita de chapas de aço carbono cladeado com aço inoxidável 904L e passe de acabamento em Inconel 625.

  • Orientador : TIAGO FELIPE DE ABREU SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • TIAGO FELIPE DE ABREU SANTOS
  • FLAVIO JOSE DA SILVA
  • ANDRÉ DE ALBUQUERQUE VICENTE
  • Data: 08/07/2021

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  • Os vasos de pressão conhecido como separadores trifásicos são equipamentos essenciais à separação do petróleo bruto na etapa de processamento primário em uma planta de extração petrolífera, sendo responsável pelo isolamento das três principais fases da mistura homogênea do produto extraído: óleo, gás e água. Tais separadores são usualmente fabricados maciçamente de aços inoxidáveis devido ao ambiente agressivo e corrosivo ao qual são submetidos as paredes internas do equipamento, constantemente em contato com o petróleo bruto, ricos em cloretos e sulfetos em sua composição. Como alternativa ao alto custo associado a fabricação de equipamentos de grande porte completamente fabricados em aço inoxidável, tem-se o revestimento de materiais nobres sobre substratos de aço carbono. O presente trabalho analisou o último passe realizado na junta utilizada na fabricação de um separador trifásico, no qual foi utilizado o processo de eletroescória com fita de Inconel 625, tendo como substrato um chapa de aço carbono A516 Gr. 70 normalizado revestida com aço inoxidável superaustenítico AISI 904L. Neste contexto, o presente trabalho se propôs a estudar o comportamento metalúrgico da soldagem dissimilar citada através da realização de análises estruturais e microestruturais, ensaios não destrutivos, análise de dureza por microindentações e ensaio corrosivo da junta soldada. As análises microestruturais destacaram a presença de importantes regiões denominadas de zonas parcialmente diluídas nas interfaces próximas as linhas de fusão, as quais são associadas ao aumento brusco de dureza na região e na formação de precipitados e fases deletérias às propriedades mecânicas e de resistência à corrosão local, quando comparado a junta soldada global. Apesar da formação de tais regiões, a junta fabricada foi aprovada nos ensaios de tração, dobramento, líquido penetrante, radiografia e no ensaio de corrosão por voltametria cíclica, capacitando a fabricação da junta dissimilar proposta como uma excelente alternativa na fabricação de separadores de petróleo por apresentar uma melhor relação entre custos e propriedades ao processo usual de fabricação, além de agregar uma maior vida útil pela otimizada resistência à corrosão alcançada devido a soldagem dissimilar realizada entre o aço 904L e o metal de adição à base de níquel Inconel 625.


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  • Os vasos de pressão conhecido como separadores trifásicos são equipamentos essenciais à separação do petróleo bruto na etapa de processamento primário em uma planta de extração petrolífera, sendo responsável pelo isolamento das três principais fases da mistura homogênea do produto extraído: óleo, gás e água. Tais separadores são usualmente fabricados maciçamente de aços inoxidáveis devido ao ambiente agressivo e corrosivo ao qual são submetidos as paredes internas do equipamento, constantemente em contato com o petróleo bruto, ricos em cloretos e sulfetos em sua composição. Como alternativa ao alto custo associado a fabricação de equipamentos de grande porte completamente fabricados em aço inoxidável, tem-se o revestimento de materiais nobres sobre substratos de aço carbono. O presente trabalho analisou o último passe realizado na junta utilizada na fabricação de um separador trifásico, no qual foi utilizado o processo de eletroescória com fita de Inconel 625, tendo como substrato um chapa de aço carbono A516 Gr. 70 normalizado revestida com aço inoxidável superaustenítico AISI 904L. Neste contexto, o presente trabalho se propôs a estudar o comportamento metalúrgico da soldagem dissimilar citada através da realização de análises estruturais e microestruturais, ensaios não destrutivos, análise de dureza por microindentações e ensaio corrosivo da junta soldada. As análises microestruturais destacaram a presença de importantes regiões denominadas de zonas parcialmente diluídas nas interfaces próximas as linhas de fusão, as quais são associadas ao aumento brusco de dureza na região e na formação de precipitados e fases deletérias às propriedades mecânicas e de resistência à corrosão local, quando comparado a junta soldada global. Apesar da formação de tais regiões, a junta fabricada foi aprovada nos ensaios de tração, dobramento, líquido penetrante, radiografia e no ensaio de corrosão por voltametria cíclica, capacitando a fabricação da junta dissimilar proposta como uma excelente alternativa na fabricação de separadores de petróleo por apresentar uma melhor relação entre custos e propriedades ao processo usual de fabricação, além de agregar uma maior vida útil pela otimizada resistência à corrosão alcançada devido a soldagem dissimilar realizada entre o aço 904L e o metal de adição à base de níquel Inconel 625.

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  • SERGIO DA SILVA FRANCO
  • ANÁLISE TÉRMICA E DESENVOLVIMENTO DE CONTROLE PID PARA DISPOSITIVO DE EXPANSÃO ELETRÔNICO DE SISTEMAS DE REFRIGERAÇÃO POR COMPRESSÃO DE VAPOR

  • Orientador : JORGE RECARTE HENRIQUEZ GUERRERO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ABEL CAVALCANTE LIMA FILHO
  • ALVARO ANTONIO OCHOA VILLA
  • CARLOS ANTONIO CABRAL DOS SANTOS
  • JORGE RECARTE HENRIQUEZ GUERRERO
  • Data: 30/07/2021

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  • Com o preço elevado da energia elétrica e a procura de economia por parte dos consumidores, surgem as válvulas de expansão eletrônica para sistemas de refrigeração por compressão de vapor, com o intuito de substituir os dispositivos de expansão convencional como a válvula de expansão termostática e com isso promover a economia de energia por serem mais eficiente. No entanto, para que a válvula de expansão eletrônica seja mais eficiente do que uma válvula de expansão termostática ou não tenha sua eficiência comprometida, é necessário a adequada sintonização do controle PID que muitos consumidores desconhecem. Com isso, foi desenvolvido um protótipo de refrigeração de ciclo simples por compressão de vapor com uma solução de etilenoglicol a 50% como fluido secundário, sendo o protótipo um sistema de refrigeração destinado a estudos que utiliza como fluido refrigerante o R404A com capacidade nominal de aproximadamente 1 kW. O protótipo desenvolvido foi instrumentado e conta com a medição de vários parâmetros tais como: temperatura, pressão, corrente, tensão, consumo energético e umidade relativa que são monitorados através de um supervisório automatizado. A carga térmica imposta ao sistema é simulada através de resistência elétrica submersa em um tanque de aquecimento para solução de etilenoglicol que se interliga ao evaporador do protótipo. O evaporador é do tipo serpentina submersa dentro de um tanque termicamente isolado. A unidade condensadora tem um compressor hermético acoplado a um trocador de calor do tipo colmeia de convecção forçada. O controle do protótipo de refrigeração foi definido com vários controladores que possibilitaram a aquisição de dados com monitoramento do sistema de refrigeração para ajustes nos parâmetros de controle PID da válvula de expansão eletrônica, no entanto, a mesma já vem com os parâmetros configurados de fábrica. No caso, foi zerado os parâmetros do controlador PID e deixado o ganho proporcional mínimo para usar os dados de entrada e saída do sistema a ser controlado que são abertura da válvula de expansão e o superaquecimento. Com os dados de entrada e saída do dispositivo de expansão foram sintonizados os parâmetros do controle com um modelo caixa preta através do software ®Matlab e também foi usado o método de Ziegler Nichols para sintonizar o controle PID. Após conseguir os parâmetros do controlador, continuamos o experimento para realizar a comparação da eficiência energética dos novos parâmetros com os parâmetros de fábrica do controle e com ajuste fino quando necessário.


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  • Foi desenvolvido um protótipo de refrigeração de ciclo simples por compressão mecânica com uma solução de etilenoglicol a 50% como fluido secundário, sendo o protótipo um sistema de refrigeração destinado à conservação de alimentos que utiliza como fluido refrigerante o R404A com capacidade nominal de aproximadamente 1 kW. O protótipo desenvolvido foi instrumentado e conta com a medição de vários parâmetros tais como: temperatura, pressão, corrente, tensão, consumo energético e umidade relativa que são monitorados através de um supervisório automatizado. A carga térmica imposta ao sistema é simulada através de resistência elétrica submersa em um tanque de aquecimento para solução de etilenoglicol que se interliga ao evaporador do protótipo. O evaporador é do tipo serpentina submersa dentro de um tanque termicamente isolado. A unidade condensadora tem um compressor hermético acoplado a um trocador de calor do tipo colmeia de convecção forçada. O controle e a otimização do protótipo de refrigeração foram definidos com vários controladores que possibilitaram a aquisição de dados com monitoramento do sistema de refrigeração para ajustes nos parâmetros de controle PID da válvula de expansão eletrônica, no entanto, a mesma já vem com os parâmetros configurados de fábrica. No caso, zeramos os parâmetros do controlador PID e deixamos o ganho proporcional mínimo para usar os dados de entrada e saída do sistema a ser controlado que são abertura da válvula de expansão e o superaquecimento. Com os dados de entrada e saída do dispositivo de expansão foram sintonizados os parâmetros do controle com um modelo caixa preta através do software ®Matlab e também foi usado o método de Ziegler Nichols para sintonizar o controle PID. Após conseguir os parâmetros do controlador, continuamos o experimento para realizar a comparação da eficiência energética dos novos parâmetros com os parâmetros de fábrica do controle e com ajuste fino quando necessário.

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  • MANUELLA BATISTA PADILHA
  •  PRODUÇÃO DO COMPÓSITO CERÂMICO BASEADO EM Al2O3-ZrOREFORÇADO COM Dy2OPARA REVESTIMENTO DE TANQUE DE PETRÓLEO

  • Orientador : YOGENDRA PRASAD YADAVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE CARLOS DA SILVA OLIVEIRA
  • OSCAR OLIMPIO DE ARAUJO FILHO
  • YOGENDRA PRASAD YADAVA
  • Data: 31/08/2021

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  • A indústria petrolífera enfrenta um problema crítico no processo de armazenamento de petróleo por causa da degradação dos tanques feitos de materiais metálicos. Uma alternativa para sanar a degradação desses tanques é o uso de revestimentos mais resistentes às intemperes criadas pelo petróleo, que é um produto altamente corrosivo e quimicamente reativo. Desta forma, há uma demanda de desenvolvimento de materiais para esse fim. Por sua alta resistência corrosiva, os materiais cerâmicos mostram-se favoráveis para tal aplicação. As cerâmicas baseadas em alumina são umas das mais utilizadas quando a demanda é de material de alta tenacidade e resistência mecânica. Estudos relatam que cerâmicas baseadas em alumina tem suas propriedades melhoradas e sua fragilidade intrínseca reduzida, com incorporações de oxido zircônio, entre outros. Além disso, suas qualidades, sendo elas a tenacidade, a resistência mecânica e à ambiente hostil, aumentam ainda mais com pequenas incorporações de óxidos de terra rara. Neste contexto, no presente trabalho foram produzidos compósitos cerâmicos alumina-zircônia, reforçados com óxido de terra rara (Dy2O3), variando as porcentagens em peso do óxido de disprósio em 1% e 3%, e da zircônia em 5%, 10%, 15% e 20% em peso. A produção dos compósitos se deu por processo termomecânico e sinterização a uma temperatura de 1350o C e suas propriedades mecânicas e características estruturais e microestruturais foram estudadas através da microdureza Vickers, da difração de raios-x, da microscopia óptica e da microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os compósitos foram testados antes e depois da imersão em petróleo cru para o estudo da estabilidade do material desenvolvido. Os resultado mostraram uma boa homogeneidade de distribuição e de tamanho de partícula. Os resultados de DRX e MEV mostraram que não houve mudança na fase cristalina do compósito e que há estabilidade física e química quando em contato com petróleo cru. Portanto, os resultado mostram que os compósitos produzidos são adequados para utilização como revestimento cerâmico para indústria petrolífera.


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  • Devido ao fato de o petróleo cru ser um produto altamente corrosivo e quimicamente reativo, a indústria petrolífera enfrenta um problema crítico no processo de armazenamento e transporte de petróleo por causa da degradação dos tanques feitos de materiais metálicos.

     

    Uma alternativa para sanar a degradação desses tanques é o uso de revestimentos feitos de materiais que sejam mais resistentes às intemperes criadas pelo petróleo. Desta forma, há uma demanda de desenvolvimento de materiais para esse fim.

     

    Por sua alta resistência corrosiva, os materiais cerâmicos mostram-se favoráveis para esta aplicação. As cerâmicas baseadas em alumina são umas das mais utilizadas quando a demanda é de material de alta tenacidade e alta resistência mecânica. Contudo, a fragilidade inerente às cerâmicas ainda é um fato determinante que dificulta o uso destes materiais em componentes estruturais para aplicações na indústria.

    Estudos relatam que cerâmicas baseadas em alumina tem suas propriedades melhoradas com incorporações de óxidos de titânio, ou oxido zircônio, entre outros. Além disso, suas qualidades, sendo elas a tenacidade, a resistência mecânica e a resistência à ambiente hostil, aumentam ainda mais com pequenas incorporações de óxidos de terra rara.

    Neste contexto, no presente trabalho foram produzidos compósitos cerâmicos alumina-zircônia (), reforçados com óxido de terra rara (DyO), variando as porcentagens em peso do óxido de disprósio em 1% e 3%, e da zircônia em 5%, 10%, 15% e 20% em peso. A produção dos compósitos se deu por processo termomecânico e sinterização a uma temperatura de 1350o C e suas propriedades mecânicas e características estruturais, microestruturais foram estudadas através da microdureza Vickers, da difração de raios-x, da microscopia óptica e da microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os compósitos foram testados antes e depois da imersão em petróleo cru para o estudo da estabilidade do material desenvolvido.

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  • YAGO DE MIRANDA AGUIAR
  • Desenvolvimento e aplicação de metodologia de aprendizagem de máquina para classificação de imagens termográficas na área médica

  • Orientador : RITA DE CASSIA FERNANDES DE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RITA DE CASSIA FERNANDES DE LIMA
  • ALVARO ANTONIO OCHOA VILLA
  • MARCUS COSTA DE ARAUJO
  • RENATA MARIA CARDOSO RODRIGUES DE SOUZA
  • Data: 10/09/2021

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  • O câncer de mama é há anos uma das doenças que mais mata mulheres em todo mundo. Logo, pesquisas nesse campo são de suma importância para trazer um impacto na redução da taxa de mortalidade dessa doença. A análise de imagens termográficas, através do sistema de diagnóstico auxiliado por computador (CAD), vem ganhando cada vez mais espaço como ferramenta de auxílio médico, pois estudos já demonstraram sua capacidade
    na detecção prévia do câncer de mama. O presente trabalho, tem como objetivo desenvolver uma metodologia de classificação de imagens termográficas mamárias, por meio de uma recente plataforma computacional de código aberto (Orange Canvas), e avaliar o impacto nos resultados pelo uso de diferentes formas de segmentação de imagem e técnicas de redução de desbalanceamento e dimensionalidade. Foram avaliadas duas bases de dados com 62 e 229 imagens termográficas de pacientes do Hospital das Clínicas da UFPE. Utilizou-se cinco algoritmos de classificação, que aliados às técnicas de SMOTE e PCA/Rank/PSO, obtiveram como resultado: 96,2% de Acurácia e 99,5% de Sensibilidade ao Maligno para classificação binária (Câncer x Não-Câncer), e 65,6% de Acurácia e 92,2% de Sensibilidade ao Maligno para classificação em quatro classes (Maligno, Benigno, Cisto e Normal).


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  • O câncer de mama é há anos uma das doenças que mais mata mulheres em todo mundo. Logo, pesquisas nesse campo são de suma importância para trazer um impacto na redução da taxa de mortalidade dessa doença. A análise de imagens termográficas, através do sistema de diagnóstico auxiliado por computador (CAD), vem ganhando cada vez mais espaço como ferramenta de auxílio médico, pois estudos já demonstraram sua capacidade
    na detecção prévia do câncer de mama. O presente trabalho, tem como objetivo desenvolver uma metodologia de classificação de imagens termográficas mamárias, por meio de uma recente plataforma computacional de código aberto (Orange Canvas), e avaliar o impacto nos resultados pelo uso de diferentes formas de segmentação de imagem e técnicas de redução de desbalanceamento e dimensionalidade. Foram avaliadas duas bases de dados com 62 e 229 imagens termográficas de pacientes do Hospital das Clínicas da UFPE. Utilizou-se cinco algoritmos de classificação, que aliados às técnicas de SMOTE e PCA/Rank/PSO, obtiveram como resultado: 96,2% de Acurácia e 99,5% de Sensibilidade ao Maligno para classificação binária (Câncer x Não-Câncer), e 65,6% de Acurácia e 92,2% de Sensibilidade ao Maligno para classificação em quatro classes (Maligno, Benigno, Cisto e Normal).

Teses
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  • BRUNA DE SOUZA CONSTANTINO
  • Desenvolvimento e produção de revestimento cerâmico baseado em ZrO2 estabilizada com MgO e incorporação de TiO2 utilizado como barreira térmica para proteção de peças de seções quentes de turbinas a gás

  • Orientador : YOGENDRA PRASAD YADAVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • YOGENDRA PRASAD YADAVA
  • RICARDO ARTUR SANGUINETTI FERREIRA
  • OSCAR OLIMPIO DE ARAUJO FILHO
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • JOSE CARLOS DA SILVA OLIVEIRA
  • Data: 13/09/2021

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  • Neste trabalho, foi desenvolvida, produzida e caracterizada uma cerâmica baseada em zircônia tetragonal com incorporação de titânia para uso como revestimento para barreira térmica em turbinas a gás do setor aeroespacial. Os óxidos cerâmicos foram pesados em balança analítica, nas proporções de 0, 7,5, 15 e 22,5% de titânia, adicionadas à matriz de zircônia monoclínica contendo 24% de magnésia. As formulações foram misturadas e homogeneizadas em processo a seco em moinho de bolas, 200 rpm, durante 24 horas. Os óxidos cerâmicos e as composições foram caracterizados por difração de raios-X e análise granulométrica. A morfologia dos óxidos de partida foi investigada através de microscopia eletrônica de varredura. As misturas de pós foram prensadas por compactação uniaxial a frio. Os corpos verdes foram sinterizados em forno do tipo mufla utilizando 02 ciclos térmicos distintos - patamares de queima a 1250ºC ou 1350ºC. As amostras sinterizadas tiveram suas fases identificadas a partir de ensaios de difração de raios-X. Para a quantificação de fases, foram utilizadas as equações de Garvie e Nicholson, modificadas por Toraya. A superfície das cerâmicas foi preparada por metalografia, utilizando lixas de carbeto de silício com granulometria de 220-1200 mesh, até apresentarem aspecto espelhado. A microestrutura de superfície e de fratura das cerâmicas foi estudada por meio de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva. A superfície das cerâmicas também foi avaliada por microscopia ótica. Características mecânicas foram avaliadas - a dureza, através de ensaios de microdureza Vickers; comportamento sob fratura, por ensaio de flexão em três pontos e a tenacidade à fratura, pelo método da indentação. Ensaios físicos para determinação da porosidade e densidade, foram conduzidos com base no princípio de Arquimedes. Finalmente, o comportamento térmico das cerâmicas foi examinado por dilatometria e análise termogravimétrica e térmica diferencial.


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  • Neste trabalho, foi desenvolvida, produzida e caracterizada uma cerâmica baseada em zircônia tetragonal com incorporação de titânia para uso como revestimento para barreira térmica em turbinas a gás do setor aeroespacial. Os óxidos cerâmicos foram pesados em balança analítica, nas proporções de 0, 7,5, 15 e 22,5% de titânia, adicionadas à matriz de zircônia monoclínica contendo 24% de magnésia. As formulações foram misturadas e homogeneizadas em processo a seco em moinho de bolas, 200 rpm, durante 24 horas. Os óxidos cerâmicos e as composições foram caracterizados por difração de raios-X e análise granulométrica. A morfologia dos óxidos de partida foi investigada através de microscopia eletrônica de varredura. As misturas de pós foram prensadas por compactação uniaxial a frio. Os corpos verdes foram sinterizados em forno do tipo mufla utilizando 02 ciclos térmicos distintos - patamares de queima a 1250ºC ou 1350ºC. As amostras sinterizadas tiveram suas fases identificadas a partir de ensaios de difração de raios-X. Para a quantificação de fases, foram utilizadas as equações de Garvie e Nicholson, modificadas por Toraya. A superfície das cerâmicas foi preparada por metalografia, utilizando lixas de carbeto de silício com granulometria de 220-1200 mesh, até apresentarem aspecto espelhado. A microestrutura de superfície e de fratura das cerâmicas foi estudada por meio de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva. A superfície das cerâmicas também foi avaliada por microscopia ótica. Características mecânicas foram avaliadas - a dureza, através de ensaios de microdureza Vickers; comportamento sob fratura, por ensaio de flexão em três pontos e a tenacidade à fratura, pelo método da indentação. Ensaios físicos para determinação da porosidade e densidade, foram conduzidos com base no princípio de Arquimedes. Finalmente, o comportamento térmico das cerâmicas foi examinado por dilatometria e análise termogravimétrica e térmica diferencial.

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  • NATASHA LOPES GOMES
  • DESENVOLVIMENTO E PRODUÇÃO DE COMPÓSITOS CERÂMICOS ZIRCÔNIA-ALUMINA REFORÇADO COM ÓXIDO DE TERRA-RARA PARA REVESTIMENTO DO SISTEMA DE EXAUSTÃO DE TURBINA AEROESPACIAL

  • Orientador : YOGENDRA PRASAD YADAVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE ALBINO OLIVEIRA DE AGUIAR
  • JOSE CARLOS DA SILVA OLIVEIRA
  • NADEGE SOPHIE BOUCHONNEAU DA SILVA
  • OSCAR OLIMPIO DE ARAUJO FILHO
  • YOGENDRA PRASAD YADAVA
  • Data: 17/09/2021

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  • Os compósitos cerâmicostêm despertado o interesse de fabricantes de turbinas
    a gáspara revestimento de seções quentes, devido sua maior capacidade de
    suportar altas temperaturas e exigência de menor refrigeração do ar. No entanto,
    a fragilidade intrínseca das cerâmicas é ainda um fator limitante para o uso
    destes materiais em estruturas mecânicas e aplicações industriais. Para reduzir
    fragilidade e aumentar resistência mecânica e tenacidade, normalmente as
    cerâmicas são reforçadas com incorporação de aditivos. Estudos vêm sendo
    realizados acerca da utilização da zircônia incorporada com outros óxidos, pois
    em comparação com outros cerâmicos, a zircônia tem propriedades mecânicas
    superiores, tais como alta resistência mecânica, estabilidade química e boa
    tenacidade à fratura. Neste trabalho foram produzidos compósitos cerâmicos
    zircônia-alumina (ZrO2-Al2O3) reforçados com um óxido de terra rara, lantânio
    (La2O3), variando o teor de Al2O3(5% a20%)e o teor de La2O3(5%a10%). Os
    compósitos foram produzidos por processo termomecânico e sinterizados à
    1385°C. Posteriormente, foram caracterizados quanto à estrutura, microestrutura
    e propriedades mecânicas através de análise de tamanho de partículas, difração
    de raiosX, densidade relativa, microscopia óptica, microscopia eletrônica de
    varredura, ensaio de energia dispersivae microdureza Vickers. A microestrutura
    do material sinterizado revelou uma superfície com boa homogeneidadeem
    distribuição e tamanho de partícula.Os difratogramas obtidos pela difração de
    raios Xevidenciaram a formação dos compósitos. A densidade das amostras
    ficou próxima à densidade de seus óxidos percussores. A análise microestrutural
    revelou que o La2O3agiu como um refinador de grãos, enquanto que o Al2O3
    induziu um crescimento de grão. O ensaio de microdureza Vickers mostrou que
    o compósitoC9com 15% de Al2O3e 10% de La2O3obteve um melhor resultado,
    indicando que este possui boas propriedades físicas que apontam para uma
    possível aplicabilidade. No entanto, é necessário avaliar outras propriedades
    mecânicas a fim de garantir sua utilização como revestimento térmico para
    sistemas de exaustãode turbinas aeroespaciais.


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  • Os compósitos cerâmicostêm despertado o interesse de fabricantes de turbinas
    a gáspara revestimento de seções quentes, devido sua maior capacidade de
    suportar altas temperaturas e exigência de menor refrigeração do ar. No entanto,
    a fragilidade intrínseca das cerâmicas é ainda um fator limitante para o uso
    destes materiais em estruturas mecânicas e aplicações industriais. Para reduzir
    fragilidade e aumentar resistência mecânica e tenacidade, normalmente as
    cerâmicas são reforçadas com incorporação de aditivos. Estudos vêm sendo
    realizados acerca da utilização da zircônia incorporada com outros óxidos, pois
    em comparação com outros cerâmicos, a zircônia tem propriedades mecânicas
    superiores, tais como alta resistência mecânica, estabilidade química e boa
    tenacidade à fratura. Neste trabalho foram produzidos compósitos cerâmicos
    zircônia-alumina (ZrO2-Al2O3) reforçados com um óxido de terra rara, lantânio
    (La2O3), variando o teor de Al2O3(5% a20%)e o teor de La2O3(5%a10%). Os
    compósitos foram produzidos por processo termomecânico e sinterizados à
    1385°C. Posteriormente, foram caracterizados quanto à estrutura, microestrutura
    e propriedades mecânicas através de análise de tamanho de partículas, difração
    de raiosX, densidade relativa, microscopia óptica, microscopia eletrônica de
    varredura, ensaio de energia dispersivae microdureza Vickers. A microestrutura
    do material sinterizado revelou uma superfície com boa homogeneidadeem
    distribuição e tamanho de partícula.Os difratogramas obtidos pela difração de
    raios Xevidenciaram a formação dos compósitos. A densidade das amostras
    ficou próxima à densidade de seus óxidos percussores. A análise microestrutural
    revelou que o La2O3agiu como um refinador de grãos, enquanto que o Al2O3
    induziu um crescimento de grão. O ensaio de microdureza Vickers mostrou que
    o compósitoC9com 15% de Al2O3e 10% de La2O3obteve um melhor resultado,
    indicando que este possui boas propriedades físicas que apontam para uma
    possível aplicabilidade. No entanto, é necessário avaliar outras propriedades
    mecânicas a fim de garantir sua utilização como revestimento térmico para
    sistemas de exaustãode turbinas aeroespaciais.

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  • FERNANDO WESLEY CAVALCANTI DE ARAUJO
  • CONSTRUÇÃO DE CICLOS DE CONDUÇÃO VEICULARES ADAPTADOS ÀS VÁRIAS CONDIÇÕES DE TRÁFEGO DE UMA VIA A PARTIR DE MONITORAMENTO POR VÍDEO

  • Orientador : FABIO SANTANA MAGNANI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO SANTANA MAGNANI
  • DARLAN KARLO ELISIARIO DE CARVALHO
  • LEONARDO HERSZON MEIRA
  • MANOEL MENDONCA DE CASTRO NETO
  • JOSÉ ELIEVAM BESSA JÚNIOR
  • Data: 01/10/2021

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  • O comportamento representativo dos veículos nas vias urbanas é relevante para que pesquisadores, fabricantes e governos definam aspectos técnicos que influenciam o desempenho, o consumo e as emissões dos veículos. O presente trabalho tem como objetivo contribuir na compreensão desse comportamento representativo, considerando que uma via pode ser avaliada tanto do ponto de vista macroscópico quanto microscópico. Além disso, avalia-se quantas condições diferentes de tráfego pode haver em uma via, criando ciclos de condução específicos para cada condição. Na avaliação macroscópica, foram observados vídeos da Via Mangue, uma via expressa em Recife, aferindo-se fluxo e densidade da via por 276 minutos. Foi obtido um diagrama fundamental com capacidade de 1547 carros h-1 faixa-1 e densidade crítica de 28 carros km-1 faixa-1. Para avaliar de forma microscópica, um modelo de tráfego (Modelo Gipps-Santos) foi calibrado através do ajuste de oito parâmetros de entrada, obtendo um erro de 2% em relação ao fluxo e de 7,5% em relação à demanda energética veicular (DEV). A partir do diagrama fundamental e do modelo microscópico, verificou-se que essa via pode ser classicamente caracterizada por três condições distintas (tráfego livre, intermediário e congestionado) com erro médio de 5,0%. Os três ciclos de condução foram construídos através do método da Cadeia de Markov e Monte Carlo, com densidade média de 15,6/54,9/92,3 carros km-1 faixa-1, desvios médios de 3,5/3,9/3,5% em relação aos parâmetros característicos, e 0,29/0,36/0,35 MJ/km de demanda energética. Os ciclos de condução construídos foram comparados com outros ciclos ao redor do mundo em termos dos parâmetros cinemáticos e demanda de energia. Também foi calculado que utilizar apenas um ciclo para representar todas as condições da via pode resultar em um erro de até 35%.


  • Mostrar Abstract
  • The representative behavior of vehicles in urban roads is relevant for researchers, manufacturers, and government define technical aspects that influence the vehicle’s performance, fuel consumption, and emissions. This study aims to contribute in the comprehension of the representative behavior, considering that a track may be evaluated from a macroscopic and microscopic point of view. In addition, it is evaluated how many traffic conditions a track can present, developing a specific driving cycle for each condition. In the macroscopic evaluation, video footage from Via Mangue, an express road in Recife, measured vehicle flow and density for 276 minutes. It was obtained a fundamental diagram with vehicle capacity = 1547 cars h-1 lane-1 and critical density = 28 cars km-1 lane-1. To evaluate the track in a microscopic approach, a traffic model (Model Gipps-Santos) was calibrated from the adjust of eight input parameters, yielding an error of 2% regarding the flow and 7,5% regarding the vehicular energy demand. From the fundamental diagram and microscopic model, it was verified that the track can be characterized in three distinct conditions (free flow, intermediate flow and congested flow) within the average error of 5,0%. The three driving cycles were developed through the Markov Chain-Monte Carlo method, with average density 15.6/54.9/92.3 cars km-1 lane-1, average deviation of 3.5%/3.9%/3.5% with regard to characteristic parameters and 0.29/0.36/0.35 MJ km-1 of vehicular energy demand. The three developed driving cycles were compared to other local driving cycles around the world in terms of its kinematic parameters and energy demand. It was also found that employing just one driving cycle to represent every track condition could provide up to 35% of error.

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  • ALEX ELTON DE MOURA
  • CONTROLE E AUTOMAÇÃO DE ROUTER CNC COM DISPOSITIVO EMBARCADO PARA MONITORAMENTO DE VIBRAÇÕES MECÂNICAS

  • Orientador : TIAGO LEITE ROLIM
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOAO BOSCO DE AQUINO SILVA
  • JOSE EDUARDO FERREIRA DE OLIVEIRA
  • JOSE MARIA ANDRADE BARBOSA
  • RICARDO ARTUR SANGUINETTI FERREIRA
  • TIAGO LEITE ROLIM
  • Data: 06/10/2021

  • Mostrar Resumo
  • Desde a pré-história a fabricação de objetos é uma atividade essencial à civilização humana. No aspecto econômico, a riqueza material produzida por um país está intimamente ligada aos processos de fabricação. Mas o que tem acontecido com as formas de produção? Estamos na quarta revolução industrial, marcada pela indústria 4.0. No cenário atual, diante do fácil acesso às tecnologias, hardwares de baixo custo, materiais didáticos disponíveis de internet e softwares de acesso livre nasceram as máquinas-ferramenta de pequeno porte, muitas delas feitas por hobistas que, geralmente, desconhecem os princípios básicos de projetos mecânicos e das tecnologias envolvidas. Entre essas máquinas as routers são as mais populares e atendem a uma demanda de mercado principalmente voltada à fabricação de artefatos em madeira. No presente trabalho foi projetado, montado, instalado e testado um sistema de controle CNC para uma router em conjunto com um sistema de monitoramento de vibrações mecânicas embarcado. Para atingir esse objetivo foi realizado um estudo sobre os sistemas de controle CNC, como também foi construído um sistema para o monitoramento das vibrações mecânicas oriundas da usinagem. Numa última etapa, foi realizado um ensaio de avaliação, por meio da usinagem de uma peça-teste, adaptada da norma ABNT NBR NM ISO 10791-7:1999, a fim de obter-se os erros geométricos de cilindricidade, perpendicularidade, retitude, paralelismo, angularidade, circularidade, concentricidade e posição. O sistema de controle CNC foi instalado satisfatoriamente, assim como o sistema de monitoramento das vibrações. Em testes dinâmicos, o sistema de monitoramento da usinagem mostrou-se capaz de detectar variações na aceleração da vibração provocadas por variações nas condições de usinagem, conforme o comportamento previsto em literatura. A aceleração da vibração também foi correlacionada com a rugosidade superficial e os resultados obtidos podem ser úteis para inferir a rugosidade em condições específicas. A router automatizada no presente trabalho juntamente com o sistema de monitoramento das vibrações, proporcionam o domínio da capacidade da máquina na produção de peças usinadas. Adicionalmente, os equipamentos empregados na solução, de baixo custo em sua grande maioria, ampliaram a capacidade do que seria uma simples máquina CNC possibilitando a criação de um dispositivo IoT compatível com as necessidades da indústria 4.0.


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  • Desde a pré-história a fabricação de objetos é uma atividade essencial à civilização humana. No aspecto econômico, a riqueza material produzida por um país está intimamente ligada aos processos de fabricação. Mas o que tem acontecido com as formas de produção? Estamos na quarta revolução industrial, marcada pela indústria 4.0. No cenário atual, diante do fácil acesso às tecnologias, hardwares de baixo custo, materiais didáticos disponíveis de internet e softwares de acesso livre nasceram as máquinas-ferramenta de pequeno porte, muitas delas feitas por hobistas que, geralmente, seguem uma “receita de bolo” e desconhecem os princípios básicos das tecnologias envolvidas. Entre essas máquinas as routers são as mais populares e atendem a uma demanda de mercado principalmente voltada à fabricação de artefatos em madeira. No presente trabalho foi projetado e implantado um sistema de controle CNC para uma router em conjunto com um sistema de monitoramento de vibrações mecânicas embarcado. O objetivo foi a obtenção de uma máquina com características totalmente conhecidas e flexibilidade compatível com a indústria 4.0. Para atingir esse objetivo foi realizado um estudo sobre os sistemas de controle CNC, como também foi construído um sistema para o monitoramento das vibrações mecânicas oriundas da usinagem. Numa última etapa, foi realizado um ensaio qualificação, por meio da usinagem de peças-teste, a fim de obter-se os erros geométricos de cilindricidade, perpendicularidade, retitude, paralelismo, angularidade, circularidade, concentricidade e posição. Como resultado foi possível implantar um sistema de controle CNC na router e a metodologia utilizada pode servir de guia para outros projetos. Nos testes dinâmicos, o sistema de monitoramento da usinagem mostrou-se capaz de detectar variações na aceleração da vibração provocadas por variações na velocidade de avanço, conforme o comportamento previsto em literatura. A aceleração de vibração também foi correlacionada com a rugosidade superficial e os resultados obtidos podem ser úteis para inferir a rugosidade em condições específicas. Como produto final do presente trabalho foi possível obter uma router CNC com erros geométricos avaliados que em conjunto com o sistema de monitoramento facilitam o controle de qualidade das peças usinadas. Adicionalmente, os equipamentos empregados na solução, de baixo custo em sua grande maioria, ampliaram a capacidade do que seria uma simples máquina CNC possibilitando a criação de um dispositivo IoT compatível com as necessidades da indústria 4.0.

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